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Plan de leçon

Masse volumique de la neige

Vue d’ensemble

Les Inuits possèdent de vastes connaissances au sujet de la neige, ce qui leur permet d’utiliser cette ressource dans le cadre de diverses activités cruciales sur le terrain, notamment pour se déplacer en sécurité et construire des abris. Dans cette leçon, les élèves approfondiront leur connaissance d’un aspect essentiel de la neige, soit sa densité, par le biais de méthodes traditionnelles inuites et scientifiques.

Résultats d’apprentissage

Au terme de cette leçon, les élèves seront en mesure d’identifier au moins trois types de neige (aqilluqaqsitilluqaqpukajaq) en se servant d’un panak et d’en déterminer la densité à partir d’échantillons au moyen de la méthode gravimétrique1.

En créant un outil de référence, puis en s’en servant pour déterminer le type d’un échantillon de neige, les élèves démontreront la compétence : rechercher des réponses ou des solutions à des problèmes scientifiques ou technologiques.

Connaissances

  • Caractéristiques de différents types de neige (dureté, densité)

Habiletés

  • Collecter un échantillon
  • Utiliser une balance

Attitudes

  • Curiosité
  • Précision

Déroulement

1. Types de neige

Qaujisartuq: l’apprenant en émergence écoute et observe

Invitez un passeur de savoir à faire une démonstration, sur le terrain, de la façon d’identifier différents types de neige au moyen du panak et à parler des caractéristiques et des fonctions de ces différents types de neige. Même s’il existe une multitude de types de neige, nous suggérons d’utiliser les trois types suivants:

Aqilluqaq

Neige poudreuse, fraiche

Sitilluqaq

Neige dure et compacte, vieille

Pukajaq

Neige cristallisée

Les élèves peuvent alors essayer de trouver ces trois types de neige au moyen de l’unak tout en se servant du vocabulaire. Encouragez la réflexion sur les caractéristiques de ces types de neige en posant des questions.

  • Pourquoi croyez-vous qu’il s’agit de tel type de neige?
  • Avez-vous senti une différence lorsque le panak a touché différents types de neige?
  • Que remarquez-vous lorsque vous prenez tel ou tel type de neige dans vos mains?

2. Masse volumique de la neige

Sur le terrain, les élèves devraient avoir déterminé que les trois types de neige possèdent différentes duretés. En classe, demandez aux élèves de formuler une hypothèse quant à la raison de cette différence de dureté.

Bien que la dureté ne soit pas toujours liée à la masse volumique, c’est le cas pour ces trois types de neige. Pour démontrer ce principe, vous pouvez vous servir de petites boules de pâte à modeler que vous comprimez lentement ensemble.

De gauche à droite, la neige est de plus en plus compacte.
Source: Centre sur la glace et le climat de l’université de Copenhague

Expliquez ensuite que la masse volumique influence le poids, toujours en vous servant de pâte à modeler. Placez les faux échantillons sur la balance pour démontrer ce principe, puis insistez sur l’importance d’utiliser des échantillons ayant un volume identique.

Nommez ce principe: la masse volumique est la masse divisée par le volume. Pour la neige, on la définit comme étant «la quantité ou masse de glace et d’eau liquide par volume»2, habituellement exprimée en kg/m3.

Des élèves identifient différents types de neige à Inukjuak. Photo par Charlie Nowkawalk.

3. Masse volumique

Tukisilirtuq: l’apprenant en transition utilise de nouvelles habiletés avec incertitude et à besoin de support

Avant d’aller sur le terrain pour déterminer la masse volumique de trois types de neige, les élèves doivent s’exercer à recueillir des données (masse et volume) et à calculer la masse volumique.

Commencez avec des objets comparables en volume. Un cube de bois, un cube de mousse et un cube de pâte à modeler peuvent servir d’exemples.

Le triangle de la masse volumique peut aider les élèves à se rappeler que la masse volumique (D) est égale à la masse (M) divisée par le volume (V).

D’abord, les élèves se servent de la balance pour peser les objets. Ensuite, ils en mesurent les faces pour déterminer le volume. Enfin, ils divisent la masse (g) par le volume (cm3) pour obtenir la masse volumique.

4. Masse volumique de la neige

Tukisinaqsijuq: l’apprenant communicatif fait preuve de confiance croissante envers cette tâche familière

Sur le terrain, les élèves utilisent le panak pour trouver trois différents types de neige. Lorsqu’ils ont réussi à identifier aqilluqaq, sitilluqaq et pukajaq, ils font appel au protocole suivant pour calculer la densité de la neige.

  1. Mesurer les dimensions de l’instrument d’échantillonnage et déterminer le volume (peut être fait d’avance).
  2. Peser l’instrument d’échantillonnage vide et prendre le poids en note.
  3. Prendre un échantillon de neige en enfonçant le tube dans la neige, puis en le retirant.
  4. Peser l’instrument d’échantillonnage plein et prendre le poids en note.
  5. Calculer le poids net de l’échantillon.
  6. Utiliser la formule pour calculer la masse volumique de l’échantillon de neige.
  7. Répéter l’opération pour chaque type de neige et inscrire les résultats dans un tableau.
La masse volumique (p) est égale à la masse (m) divisée par le volume (V)

5. Discussion

Tukisinaksijuq: l’apprenant communicatif partage son expérience et tient compte des résultats des autres

Discutez et comparez les résultats en classe. Sont-ils suffisamment proches pour en venir à une densité moyenne pour chaque type de neige? Serait-il plus approprié de consider une plage de valeurs pour représenter chaque type de neige? Que peuvent dire les élèves sur la dureté de la neige et sa densité?

Évaluation des apprentissages

Nous suggérons d’évaluer cette leçon en demandant aux élèves d’identifier le type d’un échantillon inconnu de neige en fonction de sa densité et au moyen du tableau créé précédemment. À cette étape, les élèves ont probablement atteint tukisinaksijuq, l’étape communicative de l’apprentissage au cours de laquelle ils peuvent exécuter cette tâche familière et partager leurs résultats.

Tous

Tous les élèves seront capables de peser et de mesurer correctement leur échantillon et d’utiliser ces données dans la formule de la masse volumique.

La plupart

La plupart des élèves détermineront avec précision le volume de leur et le poids net de leur échantillon afin d’utiliser des données justes dans la formule de la masse volumique.

Certains

Certains élèves détermineront adéquatement le type de neige de leur échantillon en utilisant des données précises en en interprétant les résultats.

Aller plus loin…

  • Demandez aux élèves de déterminer la profondeur de chaque couche de neige et de mesurer la densité des échantillons à différents niveaux.
  • Demandez aux élèves de mesurer la densité de nombreux échantillons de chaque type de neige et de déterminer la moyenne ou la plage de valeurs pour ce type de neige.
  • Établissez des liens avec d’autres données recueillies dans d’autres leçons sur la neige.

Matériel

  • Unak ou autre sonde pour la neige (bâton ou tige)
  • Instrument d’échantillonnage (tuyau de PVC ou autre tube)
  • Balance
  • Règle
  • Calculatrice (optionnel)
  • Feuilles de travail fournies (1 et 2)
  • Crayon
  • Planche à pince (optionnel)

Vocabulaire

  • Aqilluqaq (neige poudreuse, fraiche)
  • Sitilluqaq (neige dure et compacte, plus vieille)
  • Pukajaq (neige cristallisée)
  • Unak (harpoon, ici utilisé comme sonde pour la dureté de la neige)
  • Panak (couteau à neige)

Références

  1. Zhang, T., Su, K. & Wang, K. (2017). Comparison of Snow Density Measurements using Different Equipments. First Workshop on NASA SnowEx Results. Denver, Colorado. Document accessible en ligne à l’adresse: https://snow.nasa.gov/sites/default/files/Zhang_080917_15_Snow%20Density%20Comparison.pdf
  2. West, G. & Howard, R. (2018). Title. ATSC113 – Weather for Sailing, Flying and Snow Sports. University of British Columbia. Document accessible en ligne à l’adresse: https://www.eoas.ubc.ca/courses/atsc113/snow/met_concepts/07-met_concepts/07b-newly-fallen-snow-densitiy/

Aqilluqaq

ᐊᕿᓪᓗᖃᖅ

Neige poudreuse et fraiche

Sitilluqaq

ᓯᑎᓪᓗᖃᖅ

Neige dure et compacte, vieille neige

Pukajaq

ᑲᔭᖅ

Neige formée de petits cristaux

Panak

ᐸᓇ

Couteau utilisé pour couper la neige

Unak

ᐅ􏰉ᖅ

Harpon

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