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D’une manière ou d’une autre, nous sommes habitués à prendre des mesures tous les jours. Qu’il s’agisse de mesurer la durée de notre sommeil en vérifiant l’heure et en réglant une alarme, de mesurer les ingrédients pour le petit-déjeuner et de s’assurer qu’il y a suffisamment de tout, la mesure fait partie de notre vie quotidienne. De plus, nous mesurons également les distances que nous parcourons pour aller au travail, à l’école ou à l’université. À d’autres occasions, nous mesurons la quantité de ruban que nous devons acheter pour emballer un cadeau ou pour faire un nœud.
Dans bon nombre de ces situations, nous utilisons nos propres repères ou des repères personnels (comme lorsque nous mesurons le niveau de bruit d’un moteur de voiture en fonction du rugissement d’un lion, par exemple), mais dans la plupart des cas, nous utilisons des repères standards qui nous permettent de comparer nos mesures avec celles des autres. Comme cela fait partie de la vie quotidienne de toute personne, il est essentiel d’enseigner aux enfants comment mesurer et pourquoi les unités de mesure standard sont si importantes pour la société telle que nous la connaissons.
Que signifie mesurer ?
Mesurer quelque chose signifie déterminer une propriété telle que sa longueur, sa taille, sa masse, son étendue ou sa capacité, en fonction des propriétés de quelque chose d’autre. C’est-à-dire qu’il consiste à comparer deux choses par rapport à une propriété, puis à fixer une valeur de cette propriété pour l’un des objets en fonction de la même propriété de l’autre. Le deuxième objet représente notre standard de mesure et est notre système de référence lors de la mesure du premier objet.
En général, on mesure à l’aide d’instruments de mesure, qui sont gradués avec la mesure de l’étalon de comparaison. Par exemple, un ruban à mesurer a une graduation dans laquelle on peut voir de petites marques qui représentent la longueur de l’unité de mesure de référence, que ce soit le centimètre, le millimètre ou le mètre.
Comme nous pouvons le voir, mesurer n’est rien de plus que comparer une chose à une autre, établir une valeur numérique d’une propriété comme un entier ou un multiple fractionnaire de cette même propriété dans l’objet de référence.
L’importance de mesurer
Il y a une raison pour laquelle nous effectuons des mesures tous les jours, quel que soit notre âge, et c’est que la mesure nous permet de connaître avec certitude la taille ou les dimensions de quelque chose et nous permet de savoir quand quelque chose est plus grand ou plus petit qu’autre chose sans besoin de les placer côte à côte pour comparer. Cela nous permet également de transmettre aux autres une idée claire des dimensions d’un objet sans qu’ils aient besoin de le voir en personne.
Comment l’expliquer à un enfant ?
La façon la plus simple d’initier les enfants au monde de la mesure est par l’expérience. Il faut commencer par établir la signification des différentes dimensions telles que largeur, longueur, profondeur, épaisseur, poids, volume, température, etc. Ensuite, on prend plusieurs objets et on demande aux enfants de les comparer et de les ordonner selon une de ces grandeurs.
Par exemple, nous pouvons leur donner une boîte de crayons usagés, qui sont probablement tous de tailles différentes, et leur demander de les comparer et de les classer par longueur.
On peut aussi leur montrer des objets de tailles similaires mais de masses différentes et leur demander de les ordonner au poids, etc.
Si nous avons un groupe d’enfants, nous pouvons également les diviser en deux groupes égaux et donner à chaque groupe un ensemble différent d’objets à comparer. Ensuite, sans permettre à ceux d’un groupe de montrer leurs objets à ceux du deuxième groupe, nous pouvons demander à chacun d’eux qui a l’objet le plus lourd ou le plus long ou de plus grande capacité. Cela obligera les enfants à rechercher naturellement un moyen de mesurer les objets et à transmettre cette mesure à leurs pairs.
Que sont les unités de mesure ?
Habituellement, lorsque nous mesurons, nous le faisons en termes d’unité de mesure. Les unités de mesure sont les normes que nous utilisons comme unités de comparaison pour mesurer les choses. En ce sens, une mesure est presque toujours représentée comme un multiple ou un sous-multiple d’une unité de mesure appropriée.
Par exemple, les enfants mesurent souvent la longueur d’objets tels que des tables ou des chaises en termes de longueur entre le bout de l’auriculaire et le bout du pouce lorsque leur main est complètement ouverte (dans certains pays hispanophones, on parle de en tant que quatrième). Ils mesurent également souvent en termes d’épaisseur de doigt lorsqu’ils mesurent des objets plus petits comme une petite voiture, ou lorsqu’ils ont besoin d’une unité inférieure à un quart.
Ainsi, ils ont pu établir qu’une table mesure 10 quarts et quatre doigts, ou que son banc mesure 5 quarts exacts. Ceci représente un exemple de l’utilisation d’unités de mesure.
Comment l’expliquer à un enfant ?
En général, les enfants auront spontanément recours à l’utilisation des quarts et des doigts pour mesurer les dimensions des choses, il suffirait donc d’expliquer à ceux qui l’ont fait que les quarts et les doigts sont des unités de mesure, puisque nous pouvons compter combien de ces les unités tiennent dans la largeur ou la longueur d’un objet.
Cependant, si les enfants ne l’ont pas déjà fait naturellement, vous pouvez leur suggérer de prendre un petit objet et d’essayer de savoir combien de fois cet objet rentre dans les dimensions des autres objets. Par exemple, ils peuvent prendre le plus petit crayon et voir combien de crayons mesurent leurs bureaux.
Il est important de les encourager à effectuer la même mesure en utilisant différents schémas de mesure, c’est-à-dire en utilisant différents objets comme référence. Ainsi, ils pourront se faire une idée que différents systèmes de mesure peuvent être mis en place.
Unités de mesure standard
Maintenant que nous comprenons (ou plutôt que les enfants comprennent) ce qu’est une unité de mesure, il est temps d’établir le concept qui donne aux unités de mesure leur pouvoir dans le monde moderne : les unités de mesure standard ou standardisées.
Une unité de mesure standard n’est rien d’autre qu’une unité conventionnelle de référence ou de comparaison dont la valeur est acceptée par la majorité. En d’autres termes, il s’agit d’un standard de comparaison que de nombreuses personnes utilisent pour effectuer le même type de mesures.
Importance des unités de mesure standard
Les unités de mesure standard sont essentielles au fonctionnement de notre société, quel que soit le pays ou la région où nous vivons. C’est parce qu’il s’agit de mesures sur lesquelles tous (ou du moins la majorité) sont d’accord. Cela nous permet de comparer les dimensions et autres grandeurs physiques des différents objets mesurés par différentes personnes, avec la certitude que, si c’était nous qui faisions la mesure, le résultat serait le même.
En d’autres termes, l’utilisation d’unités de mesure standard nous permet de faire confiance aux mesures effectuées par d’autres personnes, ce qui est essentiel pour assurer le bon fonctionnement de toutes sortes de choses de la vie quotidienne, de l’achat de légumes à la maison, en passant par la fabrication de chaussures à la bonne pointure, à la bonne teneur en principe actif d’un médicament.
Comment l’expliquer à un enfant ?
Comme nous venons de le mentionner, les unités de mesure standard vous permettent de comparer directement deux mesures différentes, et vous permettent ainsi d’avoir une idée claire des grandeurs relatives des mesures (qui est supérieure à laquelle ou si elles sont égales) sans en comparer une objet avec l’autre directement.
Pour faire comprendre aux enfants l’importance des unités de mesure standard, nous divisons à nouveau le groupe en deux groupes égaux et demandons aux deux groupes de mesurer un objet chacun sans spécifier quelle unité ou modèle de mesure utiliser et sans que les membres d’un groupe puissent voir l’objet du second groupe. Nous devons nous assurer que les deux objets ont la même taille.
Maintenant, on demande aux deux groupes de donner la mesure de leur objet respectif et on leur demande de décider lequel des deux est le plus grand (attention, sans qu’aucun des groupes ne puisse voir l’objet de l’autre groupe, ni comparer directement la mesure motifs). Une petite discussion est susceptible de s’ensuivre car les deux équipes voudront dire que leur objectif est le plus grand (la compétitivité fait partie de notre nature). C’est le scénario idéal, car la difficulté à s’entendre sur une mesure est précisément ce qui rend les unités de mesure standard si importantes.
Maintenant, après avoir laissé les enfants discuter pendant un moment et ainsi apprendre à communiquer et à développer des arguments en faveur de leur point de vue, nous séparons à nouveau les groupes et leur demandons de mesurer les mêmes objets, mais cette fois nous leur avons attribué le même modèle de référence aux deux groupes. Nous fournissons ce modèle à chaque équipe, en nous assurant que les deux sont de la même taille (nous pouvons utiliser quelques nouveaux crayons, ou quelques jeux du même jeu, etc.). Une autre option consiste à donner la norme de mesure à une équipe pour mesurer son objet, puis à donner la même norme de mesure à l’autre équipe afin qu’il n’y ait aucun doute que la même norme est utilisée dans les deux cas.
Maintenant, demandez à chaque équipe de donner le résultat de leur mesure. Cela devrait être le même pour les deux équipes, résolvant finalement le conflit et rétablissant l’harmonie dans la classe.
Systèmes d’unités de mesure
Il existe différentes quantités physiques que nous pouvons mesurer, et chacune a ses propres unités de mesure standard. Cependant, tout le monde n’est pas d’accord sur ce que sont ces unités standard. Autrement dit, il peut y avoir plus d’une unité de mesure standard pour la longueur, la masse, la capacité, la température et le temps, par exemple.
Il est courant que les personnes qui utilisent certaines unités de longueur n’utilisent également que certaines autres unités pour mesurer la capacité et la température, par exemple, afin que nous puissions regrouper les unités standard en fonction des groupes de personnes qui les utilisent. Cela donne naissance aux soi-disant systèmes d’unités de mesure, qui ne sont rien de plus qu’un ensemble cohérent, normalisé et uniforme d’unités de mesure connexes.
Il existe de nombreux systèmes d’unités parmi lesquels :
- Le système international (SI)
- le système métrique
- Le système cégésimal
- système technique
- Le système impérial ou anglo-saxon
De tous ces systèmes, les deux plus importants sont le système international, utilisé dans la majeure partie du monde, et le système impérial, utilisé dans certains pays anglo-saxons liés à l’empire britannique comme le Royaume-Uni et les États-Unis. Le tableau suivant présente les différentes unités de ces deux systèmes de mesure :
| grandeur physique | Système international | système impérial |
| Longueur | mètre (m) | Pouce (in) Pied (ft) Verge (yd) Mile (mi) |
| Masse | kilogramme (kg) | Once (oz) Livre (lb) |
| Temps | secondes) | secondes) |
| Température | Kelvin (K) et Celsius (°C) | Rankine (°R) et Fahrenheit (°F) |
| Intensité du courant électrique | Ampère (A) | Ampère (A) |
| Intensité lumineuse | Candéla (cd) | Candéla (cd) |
| quantité de matière | Gram-mole (mol) | Livre-Mole (lb-mole) |
L’existence de systèmes d’unités est une expression de la nécessité de s’entendre sur le processus de mesure et, par conséquent, c’est aussi une expression de l’importance de la normalisation des unités de mesure.
Les références
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