Item:Matrice de LED 8X8 - Max7219

Description matériel et séquence pour animer le mouvement de la terre autour du soleil, auprès d'un groupe de jeunes.

Difficulté

Easy Facile

Durée

1 day(s) jour(s)

Disciplines scientifiques

Astronomie, Physique

Géographie, Physique Exp_rimenter_les_saisons_Terminateur.jpg

Introduction

Bien que cette présentation décrive le matériel et la séquence pour faire une animation sur le thème du mouvement de la terre autour du soleil, un enfant de fin de primaire ou de collège pourrait tout à fait se fabriquer le matériel pour "expérimenter les saisons".

"Expérimenter les saisons"... qu'est-ce que c'est ?

C'est principalement se rendre compte de manière concrète de la durée des jours et de la variation de l'éclairement solaire tout au long d'une année où la terre fait son périple autour du soleil. De façon concrète les durées du jour et de la nuit seront chronométrées à différents moments importants de l'année (Été, Hiver et Équinoxes d'automne et de printemps).

J'ai personnellement expérimenté cette séquence avec un groupe d'enfants de fin de primaire qui se sont beaucoup investis dans les activités de chronométrage pour différentes villes du globe (dans les deux hémisphère et sur l'équateur). Ils ont également participé à la construction du tableau de synthèse des mesures qui leur a confirmé ce qu'ils savaient déjà par l'observation locale des saisons... mais qui leur a apporté aussi quelques surprises, par exemple que la durée du jour et de la nuit sont identiques quelle que soit la saison sur l'équateur (Kourou) ou que les durées du jour et de la nuit sont identiques pour tous les points du globe aux deux équinoxes....

Mp4

Étape 1 - Description du matériel

L'élément important est le ballon qui représente le globe terrestre.

On trouve différentes versions de globe gonflable de diamètre 50 cm, mais ce qui est important c'est que la valve de gonflage soit située au pôle nord. Il est également important que les pays soient à peu près bien représentés avec si possible leurs capitales. De même, fuseaux horaires et parallèles doivent être représentés.

Pour animer ce globe en rotation il faut également un support constitué d'une base carrée de 30 cm x 30 cm et d'une potence.

Sur la base du support est fixé un motoréducteur OPITEC qui supporte le globe par son pôle Sud et le fait tourner autour de son axe Nord-Sud. Au pôle Nord la valve de gonflage est retenue par une boucle qui se termine par un axe.

Dans la réalité, l'axe de la terre est incliné de 23° par rapport au plan de l'écliptique, ce qui est réalisé ici par une cale de hauteur 12 cm.

Pour l'expérimentation on a également besoin de repères figurant la séparation jour-nuit. C'est le rôle des deux tiges filetées de diamètre 4 mm fixées verticalement sur deux supports en bois.

Et enfin, le chronomètre qui permettra de mesurer les durées des jours et des nuits....

Étape 2 - Quelques détails du montage

La figure 1 montre le montage global avec la cale de 12 cm à l'avant, ce qui provoque l'inclinaison de l'axe de rotation du globe de 23°(figure 4), comme dans la réalité.

La figure 2 détaille le motoréducteur OPITEC avec sa fixation au ballon. Le réducteur doit être adapté pour que le globe fasse typiquement 1 tour par minute. Mais aucune valeur précise n'est requise. Dans notre cas par exemple la rotation s'effectue environ en 64 secondes. La figure 2 détaille également le couplage entre le motoréducteur et le ballon, au moyen de deux barreaux aimantés. Chaque barreau a une face collée avec du scotch double face. L'autre face sert à accoupler magnétiquement le ballon et le motoréducteur.

La figure 3 détaille l'accrochage de la valve du ballon dans une boucle qui se termine par un axe tournant dans un trou percé dans la potence.

Étape 3 - Connaissances de base

La trajectoire de la terre autour du soleil est une ellipse très peu aplatie. Elle a donc deux foyers assez proches dont l'un est l'emplacement du soleil.

La terre fait le tour de cette ellipse en un an. La distance entre la terre et le soleil varie assez peu au cours de cette révolution. Les distances sont considérables. La lumière du soleil met 8 minutes à nous parvenir (c = 300 000 Km /s) et la longueur de l'orbite sur l'ellipse est de 1 milliard de kilomètres.

Au cours de ce voyage d'un an la terre fait un tour sur elle-même chaque jour et effectue 365 tours sur elle-même pour parcourir l'ellipse. Au bout de cette année de 365 jours le cycle recommence à l'infini avec son cortège de saisons.

Son axe de rotation est incliné sur le plan de l'écliptique d'une valeur de 23°. La direction de cette inclinaison reste la même tout le long de l'année. La direction du basculement correspond à la direction du grand axe de l'ellipse. C'est cette inclinaison qui est à la base des saisons.

Étape 4 - Chronométrage des durées du jour et de la nuit

Dernière modification 7/09/2021 par user:Occitan.

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