63 exercices pour t'entraîner sur Ombres et éclipses en 5ᵉ, du QCM à la démonstration. 20 corrigés en détail ci-dessous. Revoir le cours.
Quel trio faut-il réunir pour qu'une ombre portée se forme ?
A
Une ombre exige trois ingrédients : une source de lumière, un objet opaque qui bloque cette lumière, et un écran (mur, sol) sur lequel l'ombre se dessine. Retire l'un des trois et l'ombre disparaît.
Si tu as répondu B, rappelle-toi qu'un objet transparent laisse passer la lumière : il ne crée pas de vraie ombre. Si tu as répondu C, sans source il fait noir partout, donc aucune ombre.
Le Soleil se trouve à l'est. De quel côté se forme l'ombre d'un arbre ?
B
L'arbre bloque la lumière venant du Soleil : l'ombre se forme donc derrière lui, du côté opposé à la source. Le Soleil étant à l'est, l'ombre pointe vers l'ouest.
Si tu as répondu A, tu as commis l'erreur la plus fréquente du chapitre : l'ombre n'est jamais du même côté que la source. Le réflexe : repère d'où vient la lumière, puis pars dans le sens contraire.
Comment appelle-t-on la zone sombre dessinée par un objet sur le sol ou sur un mur ?
B
L'ombre portée est la zone sombre dessinée sur l'écran (le sol, le mur). À ne pas confondre avec l'ombre propre (la face non éclairée de l'objet lui-même) ni avec le cône d'ombre (le volume sombre entre l'objet et l'écran).
Si tu as répondu A, tu as désigné la partie sombre de l'objet, pas la trace sur le sol.
Quel type d'objet crée une ombre nette parce qu'il bloque complètement la lumière ?
C
Seul un objet opaque bloque complètement la lumière et crée une vraie ombre nette. Un objet transparent (verre propre) laisse passer la lumière ; un objet translucide (verre dépoli) ne donne au mieux qu'une ombre faible et diffuse.
Si tu as répondu A, rappelle-toi qu'à travers une vitre propre la lumière passe : il n'y a pas de zone sombre franche.
Une source de lumière ponctuelle (assimilable à un point) éclaire un objet opaque. Quelle est l'allure de l'ombre portée ?
A
Avec une source ponctuelle, tous les rayons partent du même point : un point de l'écran reçoit la lumière ou n'en reçoit pas du tout, la frontière est franche. L'ombre est donc nette.
Si tu as répondu B, c'est le cas d'une source étendue, qui ajoute une zone de demi-éclairement appelée pénombre.
La zone de demi-éclairement, où l'on ne voit qu'une partie de la source étendue, s'appelle :
B
Avec une source étendue, l'ombre portée comprend une zone centrale totalement sombre (l'ombre) entourée d'une zone partiellement éclairée, la pénombre, où l'on ne reçoit la lumière que d'une partie de la source.
Si tu as répondu D, l'ombre vraie est justement la zone totalement sombre, pas la zone de demi-éclairement.
Pourquoi voit-on briller la Lune dans le ciel nocturne ?
B
La Lune ne produit pas sa propre lumière : c'est un objet diffusant, qui renvoie vers nous la lumière qu'elle reçoit du Soleil. C'est exactement la distinction source/objet diffusant vue dans le chapitre sur les sources de lumière.
Si tu as répondu A, tu as confondu la Lune avec une source primaire comme le Soleil ou une étoile.
Lors d'une éclipse de Soleil, dans quel ordre les trois astres sont-ils alignés ?
C
Lors d'une éclipse de Soleil, la Lune passe entre le Soleil et la Terre : l'alignement est Soleil – Lune – Terre. La Lune masque alors le Soleil et projette son ombre sur la Terre.
Astuce : l'astre du milieu est celui qui fait de l'ombre. Ici c'est la Lune. Si tu as répondu A, c'est l'éclipse de Lune (Terre au milieu).
Lors d'une éclipse de Lune, quel astre se trouve au milieu de l'alignement ?
C
Lors d'une éclipse de Lune, la Terre passe entre le Soleil et la Lune : l'alignement est Soleil – Terre – Lune. La Lune entre alors dans l'ombre de la Terre et s'assombrit.
Souviens-toi : l'astre du milieu fait de l'ombre. Ici la Terre fait de l'ombre sur la Lune. Si tu as répondu B, tu as confondu avec l'éclipse de Soleil.
Quelle propriété de la lumière explique qu'un objet opaque crée une zone sombre bien délimitée derrière lui ?
A
C'est la propagation rectiligne de la lumière (vue au chapitre précédent) qui explique l'ombre : les rayons voyagent en ligne droite, donc dès qu'un objet opaque les bloque, aucune lumière ne passe derrière lui.
Si tu as répondu C, sache que la lumière ne contourne pas les obstacles à notre échelle : c'est précisément pour cela que les ombres existent.
Avec une source ponctuelle et un écran fixe, que devient l'ombre portée d'un objet quand on rapproche l'objet de la source ?
A
Plus l'objet est proche de la source, plus les rayons qui le frôlent s'écartent avant d'atteindre l'écran : l'ombre portée devient plus grande.
Si tu as répondu B, tu as inversé : c'est en éloignant l'objet de la source (ou la source de l'objet) que l'ombre rétrécit et tend vers la taille réelle de l'objet.
« L'ombre d'un objet se forme du même côté que la source de lumière. »
B
C'est faux. L'objet bloque la lumière venant de la source : l'ombre se forme donc derrière lui, du côté opposé à la source. Si la source est à gauche, l'ombre part à droite.
Si tu as répondu Vrai, tu es tombé dans le piège n°1 du chapitre. Le réflexe : l'ombre fuit toujours la source.
« Dans une pièce totalement noire, sans aucune lumière, un objet projette quand même une ombre. »
B
C'est faux. Sans source de lumière, il n'y a pas d'ombre : il fait simplement noir partout. Une ombre est une zone plus sombre au milieu d'une zone éclairée ; sans lumière, il n'y a pas de contraste possible.
Si tu as répondu Vrai, rappelle-toi qu'une ombre a besoin des trois ingrédients, dont la source de lumière.
« La Lune produit sa propre lumière, comme le Soleil. »
B
C'est faux. La Lune ne produit pas de lumière : elle diffuse (renvoie) la lumière qu'elle reçoit du Soleil. Le Soleil, lui, est une vraie source de lumière.
Si tu as répondu Vrai, c'est l'occasion de te rappeler la différence entre une source primaire (Soleil, étoile, lampe) et un objet diffusant (Lune, mur, page de cahier).
« Une vitre transparente et propre projette une ombre aussi nette qu'un mur de briques. »
B
C'est faux. Un objet transparent laisse passer la lumière : il ne crée pas de vraie zone sombre. Seul un objet opaque (comme un mur de briques) projette une ombre nette.
Si tu as répondu Vrai, observe une vitre au soleil : elle laisse passer la lumière et ne dessine au sol qu'une trace très faible, pas une ombre franche.
« Voir un croissant de Lune dans le ciel, c'est assister à une éclipse de Lune. »
B
C'est faux. Un croissant est une phase de la Lune : un phénomène mensuel et normal dû à la position de la Lune autour de la Terre. Une éclipse est un événement rare, dû à un alignement parfait des trois astres.
Si tu as répondu Vrai, tu as confondu phases et éclipse, le piège n°2 du chapitre.
Combien d'astres doivent être alignés pour qu'une éclipse (de Soleil ou de Lune) se produise ?
3
Une éclipse exige l'alignement de trois astres : le Soleil, la Lune et la Terre, placés sur une même ligne droite. Selon l'ordre de cet alignement, on a une éclipse de Soleil (Soleil – Lune – Terre) ou de Lune (Soleil – Terre – Lune).
Si tu as répondu 2, tu as oublié qu'il faut à la fois la source (Soleil), l'astre qui fait de l'ombre et celui qui la reçoit.
Dans une configuration donnée, un bâton de cm donne une ombre portée de cm. Sans rien changer d'autre, quelle est la longueur de l'ombre d'un bâton de cm ?
60 cm
L'ombre est proportionnelle à la taille de l'objet. Le coefficient est : Pour un bâton de cm, l'ombre vaut donc :
Si tu as trouvé 40, tu as ajouté au lieu de multiplier par le coefficient. En proportionnalité, on multiplie par le même coefficient, on n'ajoute pas une longueur fixe.
Un objet de cm donne une ombre portée de cm dans une configuration donnée. Par combien la taille de l'objet est-elle multipliée pour obtenir celle de l'ombre ?
4
Le coefficient de proportionnalité se lit comme un rapport : L'ombre est donc fois plus grande que l'objet, et ce coefficient est le même pour tout objet placé au même endroit.
Si tu as trouvé 15, tu as soustrait au lieu de diviser : en proportionnalité, le lien entre l'objet et son ombre est une multiplication, pas une différence.
Dans la cour de l'école à Casablanca, Yasmine voit son ombre se dessiner sur le sol. Le Soleil est devant elle. De quel côté se trouve son ombre, et quels sont les trois ingrédients qui ont permis à cette ombre d'exister ?
L'ombre de Yasmine se trouve derrière elle, du côté opposé au Soleil. Comme le Soleil est devant elle, l'ombre s'étend dans son dos, sur le sol.
Les trois ingrédients de l'ombre sont :
C'est l'application directe de la définition de l'ombre. Yasmine, opaque, bloque la lumière du Soleil qui se propage en ligne droite ; la zone sombre se forme donc du côté opposé à la source, c'est-à-dire derrière elle.
Le réflexe à garder : pour situer une ombre, repère la source, puis pars dans le sens contraire. Tu réutiliseras ce raisonnement pour comprendre les ombres du cadran solaire et même les éclipses.
Amine se tient debout au soleil. Comment appelle-t-on la partie sombre sur son dos (la face non éclairée de son corps) ?
À Marrakech, Yasmine observe son ombre tout au long de la journée. À quel moment son ombre portée est-elle la plus longue ?
On éloigne de plus en plus la source ponctuelle d'un objet, l'écran restant fixe. Vers quoi tend la taille de l'ombre portée ?
Lors d'une éclipse de Soleil, l'ombre de la Lune sur la Terre comporte une petite zone d'ombre totale et une vaste zone de pénombre. Pourquoi cette pénombre existe-t-elle ?
Une éclipse de Soleil ne peut s'observer qu'en plein jour. Pourquoi ?
Salma retient le moyen mnémotechnique : « l'astre du milieu est celui qui fait de l'ombre ». Lors d'une éclipse de Lune, quel astre fait de l'ombre ?
Le cône d'ombre désigne :
La source ponctuelle et l'objet restent fixes. On éloigne l'écran de l'objet. Que devient l'ombre portée ?
Pourquoi voit-on parfois un fin croissant de Lune, parfois un demi-disque, parfois la pleine Lune ?
Dans le salon, Amine allume deux lampes ponctuelles séparées et place un objet opaque devant le mur. Combien d'ombres portées principales voit-il sur le mur ?
Que se passe-t-il pour la Lune lors d'une éclipse de Lune ?
« Avec une source ponctuelle proche, l'ombre portée d'un objet sur un écran est toujours plus petite que l'objet. »
« Chaque pleine Lune est une éclipse de Lune. »
« Lors d'une éclipse de Soleil, c'est la Terre qui se trouve entre le Soleil et la Lune. »
« Une source étendue produit une ombre entourée d'une zone de pénombre, donc aux bords flous. »
« Au cours de la journée, l'ombre d'un bâton vertical tourne parce que le Soleil se déplace dans le ciel. »
Dans une configuration fixe, un objet de cm donne une ombre portée de cm. Quelle sera la longueur de l'ombre d'un objet de cm placé dans la même configuration ?
Dans une configuration où l'ombre est toujours fois plus grande que l'objet, un objet donne une ombre portée de cm. Quelle est la hauteur de l'objet ?
Au même instant, Yasmine plante deux bâtons côte à côte. Le premier mesure cm et son ombre mesure cm. Le second bâton mesure cm. Quelle est la longueur de l'ombre du second bâton ?
Karim affirme : « Une éclipse de Soleil, c'est quand la Terre se met entre le Soleil et la Lune. » A-t-il raison ? Corrige sa phrase et donne le bon alignement pour chacune des deux éclipses.
Karim affirme : « Plus j'éloigne la lampe de la balle, plus l'ombre sur le mur devient grande. » A-t-il raison ?
Salma éteint toutes les lumières de sa chambre, dans le noir complet. Elle dit : « Mon armoire projette quand même son ombre sur le mur. » A-t-elle raison ?
Karim place une vitre en verre dépoli (translucide) devant une lampe et s'attend à voir une ombre bien nette sur le mur. Que va-t-il observer en réalité ?
La Lune fait le tour de la Terre chaque mois et passe régulièrement « du côté du Soleil ». Pourtant, il n'y a pas une éclipse de Soleil tous les mois. Quelle est la meilleure explication ?
Salma dessine une scène : une lampe est à gauche d'une balle posée sur une table. Elle place l'ombre de la balle à gauche, du même côté que la lampe. Quelle erreur a-t-elle commise et où devrait être l'ombre ?
Lors d'une même éclipse de Soleil, un habitant de Tanger voit le Soleil totalement masqué, tandis qu'un habitant de Casablanca ne le voit masqué qu'en partie. Comment l'expliquer ?
Yasmine utilise son cadran solaire (un bâton vertical) à Marrakech. À un moment de la journée, l'ombre du bâton est la plus courte possible. Que peut-elle en déduire ?
Amine veut projeter sur un mur l'ombre la plus grande possible de sa main, avec une petite lampe ponctuelle et un mur fixe. Que doit-il faire ?
Pendant une éclipse de Lune, la Lune est dans l'ombre de la Terre. Pourtant on la voit encore, sombre et faible. Quelle affirmation décrit le mieux la situation ?
Pour modéliser une éclipse de Soleil en classe, on dispose : une lampe (le Soleil), une petite boule opaque (la Lune) et un grand ballon (la Terre). Dans quel ordre faut-il les placer pour reproduire une éclipse de Soleil ?
Une source ponctuelle éclaire deux objets opaques alignés : un petit objet proche de la source, et un grand objet plus loin, juste derrière. Le petit objet peut-il « cacher » le grand pour l'écran ?
Tôt le matin à Rabat, Karim observe que l'ombre portée d'un poteau s'étend vers l'ouest. Dans quelle direction se trouve le Soleil à ce moment ?
Salma compare trois objets de même forme devant une lampe : une plaque de métal, une feuille de papier calque (translucide) et une vitre propre (transparente). Lequel donne l'ombre la plus nette et sombre ?
La Lune est environ fois plus petite que le Soleil. Comment peut-elle pourtant le masquer presque entièrement lors d'une éclipse de Soleil ?
« Avec une source étendue, toute la zone d'ombre derrière l'objet est totalement noire, des bords jusqu'au centre. »
« Une éclipse de Soleil totale est visible en même temps depuis toute la surface de la Terre éclairée. »
« Une éclipse de Lune est visible en même temps depuis toute la moitié de la Terre où il fait nuit. »
« Dans une configuration fixe, si on double la hauteur de l'objet, l'ombre portée double aussi. »
« Les phases de la Lune s'expliquent par l'ombre de la Terre projetée sur la Lune. »
Une lampe ponctuelle est à cm d'un écran. Un objet opaque de cm est placé entre les deux, à cm de la lampe. Sachant que la taille de l'ombre vaut la taille de l'objet multipliée par le rapport (distance lampe-écran) / (distance lampe-objet), calcule la taille de l'ombre portée.
À midi, Yasmine mesure : un bâton de cm donne une ombre de cm. Au même instant, combien mesure l'ombre d'un mât de cm planté à côté ?
Dans une première configuration, un objet donne une ombre fois plus grande que lui. On rapproche l'objet de la source : son ombre devient maintenant fois plus grande que lui. Quelle est la nouvelle valeur du coefficient d'agrandissement (taille de l'ombre divisée par taille de l'objet) ?
À Marrakech, Yasmine plante un bâton vertical de cm dans le jardin. En fin d'après-midi, elle mesure une ombre de cm pointant vers l'est. Quelques mois plus tard, une éclipse de Soleil partielle est visible au Maroc. Explique : (1) pourquoi l'ombre pointe vers l'est et quel est le coefficient d'agrandissement, puis (2) en quoi l'éclipse de Soleil est le même phénomène d'ombre, à l'échelle des astres.