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Cristaux et géométrie

Les cristaux, un merveilleux phénomène naturel qui fascine beaucoup de monde et probablement toi aussi !

Déroulé

Avant de commencer et si tu le souhaites, tu peux te munir de ton "cahier d'expérience" pour y noter tes découvertes, tes questions et dessiner les expériences.

Dès maintenant dépose dans ton congélateur un plateau ou une assiette de couleur sombre (le noir est idéal), au moins pendant 20 minutes. Tu t’en servira un peu plus tard.

As-tu déjà entendu parler ou vu des cristaux ? Où peut-on trouver des cristaux ? Peux-tu décrire quelle forme ont-ils ?

Activité 1 : Fabrication de cristaux

Grâce à cette expérience tu vas pouvoir faire pousser toi-même des cristaux à partir de sel.

Pour faire l'expérience, clique sur ce lien : cristaux de sel

Prends quelques grains de gros sel. En regardant de très près, ça ressemble à des cristaux ! et oui, le sel est du cristal.

Les cristaux sont présents un peu partout dans la nature. Ils sont particulièrement dans les pierres, mais ont peu aussi en observer dans les flocons de neige, la glace et les grains de sel.

Activité 2 : Les cristaux de glace

Intéressons-nous aux cristaux de glace. Je te propose d’aller faire un petit tour dans ton congélateur. L’idéal est que tu soit équipé d’une loupe.

Avec une grande cuillère, prélève un peu de glace, dépose la sur le support que tu avais mis au congélateur quelques temps avant. Observe la forme de ces cristaux de glace. Ils sont minuscules !

Quelle forme ont-ils ? Je t’invite à essayer d’en dessiner un.

Au fait, avant d’être de la glace, quelle était cette matière ?? De l’eau, bravo !

D’ailleurs, les cristaux de glace se trouvant dans ta cuillère se sont surement transformés en eau.

Si la température est supérieur à 0 degré, l’eau est dans un état liquide. En dessous de 0 degré, l’eau va se solidifier.

Allons plus loin encore, en fonction de la température (en dessous de 0 degré) des cristaux vont prendre des formes différentes.

Voici les différentes formes de cristaux de glace, selon la température :

Je t’invite à prendre ton cahier d’expérience et à dessiner les formes de ces cristaux. Tu peux observer que les lignes sont toujours de la même taille !

Ce sont les cristallographes qui étudient les cristaux et leur formation, on appelle cela la science de la cristallographie. Ils se servent, entre autre de la géométrie pour mieux les observer et les classer.

Activité 3 : Les cristaux de neige

Voici quelques exemple de cristaux de neige (appelé aussi flocon, à la différence qu’un flocon de neige est constitué de plusieurs cristaux de glace accrochés ensemble).

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Quelles sont les différences que tu peux observer ?

Quelles sont les ressemblances que tu peux observer ?

Tu peux observer qu’ils sont tous en forme d’étoile et que chaque branche de l’étoile dessine les mêmes formes. Ces formes, pourraient même être redessinées à l’infini ! C’est ce qu’on appel les fractales (c’est tout simplement de la géométrie).

Je t’invite à dessiner ton propre flocon de neige en essayant de bien suivre les symétries, l’idéale est d’utiliser un règle et même un compas.

Tu peux aussi t’aider de quelques exemples

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Terminons en beauté !

Tu peux décorer ta maison en fabricant des flocon en papier, pour cela, clique sur le lien : réaliser des flocon de neige en papier

Usage dans la vie quotidienne :

Un peu d’histoire :

D’après les faits historiques, bien des personnes ont été fascinées par la beauté et le mystère des cristaux. Il y a deux mille ans, le naturaliste Pline l’Ancien admira la régularité des cristaux de roche sous forme de prismes à six côtés. A cette époque, les processus de cristallisation du sucre et du sel étaient déjà connus des anciennes civilisations indienne et chinoise. Les cristaux de sucre étaient fabriqués à partir du jus de canne à sucre en Inde. En Chine, du cristal de sel pur était obtenu à partir de l’eau salée. La cristallisation était également développée en Irak, au 8 e siècle. Deux siècles plus tard, l’Egypte et la région d’Andalousie en Espagne maitrisèrent les techniques de la taille des cristaux de roche pour fabriquer des ustensiles et des objets décoratifs.

En 1611, le mathématicien et astronome allemand Johannes Kepler fut le premier à observer les formes symétriques des flocons de neige et devina à partir de là leur structure sous-jacente. Moins de 200 ans plus tard, le minéralogiste français René Just Haüy découvrit les lois géométriques des cristaux .