Enseignement Scientifique PhysiqueChimie Thme les cadrans solaires Marie

Enseignement Scientifique Physique-Chimie Thème les cadrans solaires Marie BORD Mathias RODENAS 1° 2

Problématique : En quoi les mouvements de rotation et de révolution de la Terre permettent à un cadran solaire de mesurer le temps ?

Hypothèse(s) • Les mouvements de rotation et de révolution de la Terre autour de son axe semblent régulier et uniforme, ce qui semble parfait pour établir une échelle de temps. Si on crée un cadran solaire avec des unités de temps fixes, placés au même endroit, et fixés sur les mouvements de rotation et de révolution de la Terre, la mesure du temps semble possible.

Protocole expérimental : fabrication du cadran solaire Étapes : • Définir une surface carré et plate (ici une feuille de papier découpé à 19 cm de part et d’autre) • Définir l’angle de la pointe (gnomon) et le positionner au centre du carré (ici une paille fixée au centre d’une hauteur de 20 cm (rapport avec la taille de la feuille) • Tracer dans le coin du cadran solaire (après l’avoir positionné) l’orientation géographique (les points cardinaux).

Protocole expérimental : positionnement du cadran et prise de mesures • Nous avons choisi les coordonnées suivantes de longitude, latitude et altitude, afin que l’angle corresponde à l'arrivée des rayons de soleil sur le cadran solaire. (Cf à droite un relevé pris de l’application Phyphox). • Nous avons pris un relevé des mesures toutes les heures, de 12 h à 18 h, et tracé l’ombre correspondante sur le cadran (qui est vierge).

Protocole expérimental : prise des mesures Photo prise après le relevé de 14 h Photo prise après le relevé de 15 h

Protocole expérimental : prise des mesures Photo prise après le relevé de 16 h Photo prise après le relevé de 18 h

Protocole expérimental : présentation et analyse des résultats • Nous avons comparé les résultats (coordonnées de l’emplacement et analyse de l’espacement entre les traits réalisés toutes les heures) avec le logiciel Stellarium. Par exemple nous avons repéré un espacement de 4 cm entre les traits de 12 h et 13 h, 10 cm après le point de départ, et avons calculé et retranscrits à l’échelle de Stellarium (dans l’onglet coordonnées) ces données et nous tombons sur le même point du positionnement du cadran solaire. (Nous n’avons pas pu prendre une capture d’écran du logiciel). Photo prise à la fin des relevés

Formuler une réponse à la problématique Nous avons pu constater que le cadran solaire créé a pu mesurer le temps (grâce à la source du logiciel Stellarium). Nous avons démontré que le cadran solaire mesure le temps grâce aux mouvements de rotation et de révolution de la Terre. Mais ces mesures ne sont qu'éphémères, et varie suivant les saisons (et donc l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre) suivant la position du cadran (pas la même heure suivants les pays, les fuseaux horaires. . ) et de la rigueur du jour solaire (l’équation du temps). C’est pourquoi l’hypothèse est validée, mais pas totalement fiable.