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1. En placant cette maquette dans le faisceau du projecteur diapo vous pourrez montrer les clipses de Lune ou de Soleil dans ce dernier cas votre maquette respectant les proportions r elles l ombre port e de la Lune ne couvrira qu une petite partie du globe terrestre comme lors d une clipse r elle Vous pourrez faire d couvrir aux l ves qu une clipse de lune a lieu une nuit de pleine lune mais pas toutes les nuits de pleine lune Astronomie Une imprimante quelques transparents Extrait du fichier compress PHY54 Boite a outils pour l enseignement des Sciences Physiques au cycle central des coll ges vous trouverez sur le CD un document r cup rer sous WORD pour imprimer une maquette du syst me solaire au 1 4 250 000 000 SYSSOL DOC Maquette du Systeme solaire chelle 1 4 250 000 000 Ce document vous permettra de r aliser une maquette du syst me solaire dans laquelle les plan tes et les distances entre plan tes sont la m me chelle Objectif Permettre aux l ves de se rendre compte des distances entre objets du syst me solaire Donn es Base de calcul la Terre est repr sent e par une sph re de 3 mm de diam tre 10 Ob jet Distance Distance Diawetre Diam tre F riode r elle la maquette aquatorial sur la de au Soleil du Soleil reel Maquette r volution TAI a ka rara Soleil 13 30000 387 Mercure 0 33 13 75 4990 1 15 oo j Venu2. Les mesures tant faites 1l faut alors les communiquer aux partenaires internet t l phone A r ception des mesures des partenaires on r alise le calcul de la circonf rence terrestre on discute ventuellement de la pr cision de ce r sultat on le confronte avec les donn es du cours 40 000 km et on communique le tout a l autre tablissement L ensemble de l op ration s tale sur plusieurs mois et ne surcharge pas de mani re d raisonnable le travail en Sciences Physiques Compte tenu de l int ret pour les l ves tant au plan scientifique que g n ral connaissance de l autre utilisation pratique de l outil math matique g ographie 1l est facile de convaincre les autres enseignants d accepter les petites perturbations in vitables caus es par l absence de quelques l ves quelques cours 57 Operation Eratosth ne U T LO 2005
3. si la couleur du tube ne permet pas de r aliser un trac bien visible collez deux bandes d adh sif blanc proximit des extr mit s du tube Placez une feuille A4 autour du tube Marquez sur la feuille des reperes correspondants a la circonf rence du tube Tracez la ligne joignant ces rep res Divisez en 4 la bande ainsi d limit e Tracez les lignes de s paration des 4 bandes Marquez sur le tube les rep res correspondants aux 4 bandes Enlevez la feuille Tracez sur le tube l aide d un feutre fin ind l bile les 4 g n ratrices 36 Dans une plaque de contreplaqu de 15 mm d paisseur d coupez et percez la pi ce ci dessous 300 mm 170 mm 60 mm 2 8 mm Rey 300 mm Agrandissez l entr e du trou de 8 mm de diam tre pour pouvoir y introduire la t te d une vis de 8 mm de diam tre et de 80 mm de long la t te de vis ne doit pas d passer de la surface de la plaque Copiez sur le CD le fichier cadre jpg et imprimez le en format A3 Si votre imprimante se limite au format A4 copiez les fichiers cadrel jpg et cadre2 jpg imprimez les et raccordez les pour obtenir le cadran Plastifiez le cadran plastique adh sif et collez le sur la plaque de contreplaqu apr s avoir mis la vis en place en v rifant que le centre du rapporteur se trouve au bon endroit 30 mm des bords Au centre d
4. Min 89 9 C Antarctique 1958 Max 58 C Libye 1922 15 Terre Lune LUNE Diam tre 3 476 km Distance moyenne a la Terre 384 400 km R volution autour de la Terre Sid rale 27 jours 7 h 43 min 11 s par rapport aux toiles Synodique 29 j 12 h 44 min 3 s par rapport au Soleil dur e d une lunaison Temp ratures Min 180 C nuit Max 120 C jour Mars Diametre Equateur 6796 km Poles 6760 km Distance moyenne au Soleil 227 940 000 km R volution autour du Soleil en 636 98 jours terrestres Temp ratures Min 143 C pole Sud hiver Max 22 C quateur midi 17 Diam tre Equateur 142 796 km P les 133 540 km Distance moyenne au Soleil 778 300 000 km R volution autour du Soleil en 11 ans 314 8 jours terrestres Temp rature environ 145 C 18 Saturne Diam tre Equateur 120 660 km Poles 108 000 km Distance moyenne au Soleil 1 429 400 000 km R volution autour du Soleil en 29 ans 167 jours terrestres Temp rature de surface 160 C 19 Diametre 50 800 km Distance moyenne au Soleil 2 875 000 000 km R volution autour du Soleil en 64 ans 7 4 jours terrestres Temp rature de surface 200 C 20 Diam tre 48 600 km Distance moyenne au Soleil 4 504 000 000 km R volution autour du Soleil en 164 ans 280 jours terrestres Temp rature de surf
5. alis e Cette manipulation effectu e en petits groupes encadr s par un membre de l U T L sous la direction de l enseignant a permis aux enfants de se rendre compte de la variation de la dur e du jour l existence des saisons et l inclinaison de l axe Nord Sud en mettant en vidence l orientation du P le Nord vers l toile polaire 2 Ombre et lumi re Les enfants tudient les variations que provoque le d placement d une lampe quant l ombre d un b ton Ils constatent que plus la lampe est haute plus l ombre est courte que si le Soleil la lampe est l Ouest alors l ombre est l Est En comparant l ombre de deux b tons il constatent qu avec la lampe de poche les ombres sont divergentes tandis que dehors les ombres sont parall les Avec laide dun r troprojecteur les enfants constatent que l ombre de trois b tonnets coll s sur une feuille de carton sont parall les Si l on arrondit la feuille de carton l ombre des b tonnets situ s aux extr mit s s allonge Les enfants peuvent conclure que plus on va vers les p les plus les ombres s allongent et plus le Soleil para t bas Il suffira de mesurer la diff rence de hauteur du soleil entre deux b tonnets pour trouver la courbure de la Terre 3 La mesure de la Terre Il faut rechercher un correspondant qui accepte de faire la m me mesure au m me moment C est dire mesurer la hauteur du Soleil vers le solstice
6. s aux exercices l ves e diaporama des phases de la Lune et des clipses R25 Carte du ciel r troprojetable e document destin aux professeurs des coles et coll ges et aux clubs d astronomie e Disquette compress e de 6 MOctets Fichiers textes lisibles sous Word 2 ou 6 ou Works3 sous windows e sujet e Carte du ciel r troprojetable 4 volets et carte sur papier construire 24 Cadran solaire FICHE TECHNIQUE CADRAN SOLAIRE Programme Construire et utiliser un cadran solaire Id e Faire r aliser par chaque leve un cadran solaire horizontal Mat riel de base carton colle photocopie R alisation Sous un logiciel de dessin r cup rez sur le CD le fichier CADSOL BMP image ci dessous 25 D coupez le cadran et collez le sur une plaque de bhois C ad ran solai re Placez le gnomon d coup suivant le patron ci contre dans une feuille de m tal mince ou de plastique R gion de Blois Etoile latitude 47 57 VA Polaire Gnomon Etoile Polaire Distance 466 Ann es Lumi re 44x10 km Vernissez le cadran solaire et orientez le comme indiqu par le dessin ci dessus Cadran 26 Imprimez le dans le format qui vous convient A4 ou AS Si vous habitez dans une zone compatible avec ce cadran latitude 47 5 a 1 5 pres soit toute la r gion Centre et au dela vous pouvez dupliquer ce document et le distribuer a vos leves pour r alisation a la maison Vous po
7. vertical ou l quateur horizontal N S Il est possible de motoriser le globe en le suspendant attention au sens de rotation une horloge de programmation lectrom canique L horloge peut commander l allumage de la lampe aux heures d ouverture du coll ge et l ensemble peut tre plac dans le hall pour tre visible de tous 27 Mesures de la hauteur du Soleil 29 Mesure de la hauteur du Soleil au 1 2 degr FICHE TECHNIQUE REALISER UN APPAREIL DE MESURE DE LA HAUTEUR DU SOLEIL Programme Construire et utiliser un appareil de mesure de la hauteur du soleil sur l horizon Id e Faire r aliser cet appareil par les l ves puis l utiliser pour suivre le soleil au cours de la Journ e de l ann e ou pour mesurer la circonf rence terrestre Mat riel de base plaque de carton bois ou m tal tube m tallique vis colle photocopie R alisation Sous un logiciel de dessin r cup rez sur le CD le fichier rap_90 jpg image ci dessous Imprimez le dans le format qui vous convient A4 ou A5 Si vous le pouvez imprimez le directement sur du papier adh sif 30 Vous pouvez aussi imprimer ce fichier en plus grand pour r aliser sur bois ou sur m tal un appareil de dimensions plus larges Collez ce dessin sur une plaquette de carton rigide de bois contre plaqu 8 mm par exemple sur une plaque de bak lite ou d epoxy cuivr e mat riel pour circuits imprim s Au centre du rapporteur fixez
8. aplomb du fil plantez un clou qui servira de rep re fixe Pour amortir les oscillations du fil plomb on peut placer au sol un r cipient transparent pour voir le clou rempli d eau et dans lequel plonge l extr mit du fil plomb traverse orient e Est Quest Bac transparent plein d eau pour amortir les cscillations 47 Un jour ensoleill marquez au sol les emplacements successifs de l ombre de la bille sup rieure durant environ 4 heures de 10 a 14 h heure solaire Clou N 1 Fil plomb environ Tm sana ta possible Positions au sol de l ombre de la bille sup rieure marqu es tous les 1 4 d heure autour du midi solaire durant environ 4h de 10 h 14 hsolaires par exemple Trac de la m ridienne avec une ficelle et une craie faites le trac ci dessous Clou N 1 e En prenant le clou N 1 comme centre tracer au sol un cercle qui coupe la ligne correspondant aux diff rentes positions de l ombre de la bille Ce cercle coupe la ligne en Aet B 48 Avec le m me mat riel tracez deux arcs de cercle de m me rayon centr s en A et B Tracez ensuite la ligne qui joint les intersections de ces deux axes c est la m ridienne du lieu CO Clou N 1 Ligne Nord Sud Pour pouvoir retrouver cette ligne par la suite plantez un deuxi me clou sur la m ridienne Clou N 1 4 Clou N 2 Utilisations Jour apres jour lorsque l ombre de la bille passera sur la ligne m ridienn
9. et les coll gues int ress s un panneau de pr sentation g n rale de la maquette placer pr s du panneau Soleil et des panneaux photographiques sur chaque plan te en utilisant par exemple un CD ROM d astronomie Apr s arpentage de l avenue choisie placez les diff rents panneaux aux distances convenables On pourra aussi avec l aide d un coll gue g ographe relever l orientation de l avenue et calculer en quel endroit du globe il faudrait placer le panneau Proxima Centauri Rien n emp chera de contacter alors un tablissement scolaire de la ville la plus proche de ce point avec l aide des coll gues linguistes pour entamer une correspondance entre classes Soleil Diam tre 1 391 000 km Temp rature 5750 C surface 15 000 000 C centre P riode de rotation 25 jours l quateur 34 jours aux p les 12 N Diam tre 4878 km Distance moyenne au Soleil 58 000 000 km R volution autour du Soleil en 57 97 jours terrestres Temp ratures Min 170 C c t nuit Max 400 C c t jour 13 Venus Diam tre 12 100 km Distance moyenne au Soleil 108 000 000 km R volution autour du Soleil en 224 7 jours Temp rature Environ 460 C 14 Terre Lune TERRE Diametre Equateur 12 756 km Poles 12 713 km Distance moyenne au Soleil 149 600 000 km R volution autour du Soleil en 365 256 jours Temp ratures
10. mesuron notre UTL Orleans a Sommaire Editorial Construction de mat riel p dagogique Maquette Terre Lune Astronomie maquette du systeme solaire Cadran solaire Mesure de la hauteur du Soleil sur l horizon Mesures directes Mesure au 1 2 degr rapporteur et fil a plomb Mesure au 1 10 me de degr chambre noire r ticule et fil a plomb R alisation d un pied support pour les appareils de mesure directe Mesures indirectes Tra de la m ridienne mesures indirectes au 1 10 me de degr mesure de la tangente Exemples de progression p dagogique En cole l mentaire Au coll ge page 4 page 7 page 8 page 24 page 29 page 34 page 44 page 46 page 50 page 54 4 Editorial Le pr sent CD ROM concu et r alis par Alain ROBERT professeur de Sciences Physiques au college Montabuzard d Ingr Loiret constitue a la fois le lt mode d emploi gt et la pr sentation de la Malette p dagogique qu il a puissamment contribu a laborer dans le cadre du projet interg n rationnel propos durant l ann e 2003 2004 par le lt Groupe interg n ration de l Universit du Temps Libre d Orl ans U T L O Cette mallette est Pun des aboutissements de la remarquable synergie issue de la rencontre de talents d inventivit de comp tences et de compl mentarit s diverses apport s par les enseignant e s en activit et les retrait e s de tous ho
11. mod les recommand s 1 En cole l mentaire Cycle 3 2 En college 1 En cole l mentaire Cycle 3 Didier CHAMPION Travail r parti sur deux trimestres ayant comme objectif de r aliser la mesure de la Terre en utilisant la m thode d Eratosthene C est une progression complete concernant les relations Terre Soleil qui aboutit la mesure de la Terre Les objectifs principaux de l action taient 1 Mettre au point une m thode utilisable en CM2 2 Mettre en place des situations utilisant la pens e concr te de l l ve 3 R unir les connaissances et pr requis permettant d utiliser la m thode de mesure 4 Utiliser les connaissances acquises pour imaginer des outils de mesure 1 La Terre la lune et le Soleil Cet projet n cessitait l acquisition tout au long de l ann e d un ensemble de connaissances qui ont t abord es dans plusieurs mati res En particuliers en math matiques notion d angles et cercle notion de distances notion d chelle les correspondances pour le nombres sexag simaux et les calculs sur les dur es La progression en sciences consiste construire un corps de connaissances dans une d marche scientifique mettant en valeur l exp rimentation et la mod lisation Les enfants sont partis de la question Comment expliquer le fait qu il fait jour et nuit tous les jours Pour cela dans un premier temps ils doivent dessiner leur explication sur une feu
12. perpendiculairement a la plaque une tige de quelques centimetres aiguille corde a piano etc Recourbez l extr mit de la tige ou collez y une perle afin que cet objet ne soit pas agressif Accrochez y un fil a plomb fil coudre de couleur fonc e et plomb de p che par exemple Pour r gler la perpendicularit de la tige par rapport la plaque vous pouvez utiliser la m thode d crite dans le livre Mesurer la Terre est un jeu d enfant N _ couper r glage de la tige ouvrir op ration refaire avant toute mesure En bas de la plaque percez un trou de 6 mm de diam tre R cup rez une chute de tube de cuivre de 10 15 cm de longueur Applatissez une extr mit et percez y un trou de 6 mm de diam tre 31 Fixez ce tube sur la plaque a l aide d une vis m tal de 5 mm de diam tre et d un crou papillon Utilisation Fixez a l aide d une noix de fixation l appareil sur un support de Physique ou tout autre support stable placez le en ext rieur au soleil de telle sorte que l ombre de la tige soit visible sur le rapporteur V rifiez la perpendicularit de la tige par rapport la plaque voir plus haut orientez le rapporteur pour que le fil plomb soit parall le la plaque et coincide avec la graduation 90 r glage de la verticalit 32 Pour minimiser les erreurs dues a la non perpendicularit ventuelle de la tige par rapport a la plaque orientez celle ci de telle so
13. ace 220 C 21 N Diam tre environ 3000 km Distance moyenne au Soleil 5 900 000 000 km R volution autour du Soleil en 246 ans 249 jours terrestres Temp rature de surface 220 C 22 Prochaine toile Alpha Centauri Distance au Soleil 4 2 Ann es lumi re environ 40 000 000 000 000 km 23 Vous pouvez aussi r aliser des s ries de transparents r troprojetables Pochette R19 et R25 r alis es par l quipe Audio Visuel de l IREM d Orl ans en explorant les sous r pertoires R19 et R25 dans le r pertoire IREMOR du CD Lisez en premier les fichiers R19 ASTRO_1 DOC et ASTRO_2 DOC R25 CARTCIEL DOC Vous pouvez aussi recopier ces r pertoires sur votre disque dur en executant les deux fichiers compress s auto executables ci dessous dans le r pertoire de votre choix R19 exe R25 exe Contenu R19 Astronomie 1 et r troprojection e document destin aux professeurs des coles et coll ges et aux clubs d astronomie e Disquette compress e de 6 MOctets Fichiers textes lisibles sous Word 2 ou 6 ou Works3 sous windows e sujet e Mouvements Soleil Terre Lune saisons phases de la Lune et clipses e contenu e fichiers textes commentaires p dagogiques patron d une maquette Soleil Terre lune suggestions de calculs plan taires fiches d exercices l ves e fichiers pour tra age ou impression couleur de transparents volutifs r troprojetables associ
14. ber le moins possible les autres cours Si tout ou partie de cet horaire ne peut tre assur par l enseignant de Sciences Physiques 1l demandera l administration du coll ge de pr voir un surveillant pour accompagner les membres de l UTL qui participent l op ration Ce trac peut tre fait n importe quel moment de l ann e Distance Lors d un cours ou en atelier hors cours avec l enseignant et des membres de l UTL les l ves d terminent cette distance en utilisant des cartes Il faut pour cela disposer de cartes couvrant tout l espace entre les deux lieux autant que possible la m me chelle Lorsque les appareils sont construits que la m ridienne est trac e dans les deux tablissements et que l on conna t la distance on peut se mettre d accord sur une date ou une p riode pour les mesures Si les deux tablissements disposent d un acc s internet ou du t l phone il est facile de communiquer un matin pour voir si les conditions m t o permettent les mesures dans les deux lieux S il n y a pas possibilit de communication rapide 1l faudra pr voir une p riode une semaine par exemple un moment de l ann e ou l on peut esp rer des conditions m t o favorables et faire les mesures tous les jours de cette p riode Dans un cas comme dans l autre la mesure est r alis e par les l ves accompagn s par un enseignant ou un surveillant et des membres de l UTL 56
15. d t Pour d terminer ce moment il faut d terminer le midi vrai c est a dire le moment o le Soleil se trouve en plein Sud La d termination du midi vrai se fait en alignant l ombre d un fil plomb sur une ligne Nord Sud trac e au sol 52 Pour mesurer la hauteur du Soleil les enfants utilisent un cadran gradu de 0 90 le 90 est vertical coll sur une planche et soutenu verticalement par un serre joint sur une pied photo La mesure est donn e par une brochette m tallique traversant la planche Les enfants ont calcul la diff rence de latitude entre Patay et Antibes en tra ant deux droites parall les sur la carte routiere de la France Ils mesurent la distance entre les droites et effectuent le calcul de la longueur par r gle de trois Les enfants ont effectu s deux mesures le 15 et le 21 juin 2004 La mesure de la hauteur du Soleil Mardi 15 juin 2004 Lundi 21 juin 2004 A Patay En moyenne sur 5 appareils 66 A Patay En moyenne sur 4 appareils 66 70 A Antibes Entre 70 et 70 5 Ecart entre les deux Entre 4 et 4 5 moyenne Antibes 70 75 4 25 Ecart entre les deux 4 05 La diff rence de latitude Patay Mardi 15 juin 2004 480 km Lundi 21 juin 2004 ATT 471 5 km 53 Le calcul la circonf rence de la Terre Mardi 15 juin 2004 Lundi 21 juin 2004 Pras si a ee i ex a 4 25 correspondent 480 Auth CS ay 1 4 05 correspond
16. e il sera midi solaire On pourra alors mesurer la hauteur angulaire du soleil par mesure directe voir fiches pr c dentes et ou mesurer la longueur L de l ombre et la hauteur h de la bille au dessus du sol 49 Le rapport h L est gal a la tangente de la hauteur angulaire du soleil Support Hauteur environ 1m Fil 4 plomb Orientation Est Ouest L ombre de Ia bill passera sur la ligne m ridienne solaire Il suffira alors de mesurer la longueur L de l ombre et la hauteur h de la bille par rapport au sol Tangente a h L Variante Dans la zone inter tropicale ou dans les r gions proches l ombre de la traverse sup rieure risque de se confondre avec l ombre de la bille hauteur angulaire du soleil proche de 90 Dans ce cas il sera pr f rable d utiliser le dispositif ci dessous Deux piquets verticaux orient s Est Ouest portent une plaque de m tal fin perc e d un trou de 6 mm de diam tre Un fil plomb fin est fix au centre du trou sur une tige fine corde piano soud e la plaque L ombre de la bille sup rieure du dispositif pr c dent est alors remplac e par la tache lumineuse au milieu de l ombre port e de la plaque Utilisation trac de la m ridienne mesure de tangente identique celle d crite plus haut 50 Exemples de progression p dagogique Avertissement Les exemples qui suivent ne sont que des exemples pour alimenter votre r flexion Il ne s agit en aucun cas de
17. e du soleil sur le rapporteur 42 LE AH H THH HAN TT HT nagan a a in nag seco Per 4 AHHH 70 Orientez le tube pour centrer l image du soleil Mesure a Ingr le 23 05 2004 a midi solaire sur le r ticule 62 7 EER EF TITAH HE LEE 43 Pistes p dagogiques Suivre la trajectoire du Soleil au cours de la journ e Comparer la hauteur du Soleil lors du passage au m ridien a diff rents moments de l ann e Mesurer en association avec un autre tablissement scolaire la circonf rence terrestre en s inspirant de la m thode d Eratosthe ne Toutes ces pistes p dagogiques sont d crites dans le livre Mesurer la Terre est un jeu d enfant Fondation des Treilles Editions Le Pommier D autres renseignements sont disponibles sur internet Les mesures la mode d Eratosth ne http www educnet education fr phy interpc eratos htm La main la p te http www inrp fr lamap accueil html 44 R alisation d un pied support pour les appareils de mesure directe lt Tige m tallique Vis de r glage Tube Sur une querre m tallique fixez l aide de colliers un morceau de tube de cuivre de diam tre ext rieur 10 mm et d environ 100 mm de long Dans ce tube viendra s ins rer une tige m tallique de diam tre 8 mm Nota si vous ne trouvez pas de tige m tallique rentrant frottement doux dans le tube de cuiv
18. ent a 471 5 km Se 4 km 1 correspond a 480 4 25 1 correspond a 480 4 25 gt gt 112 941 km f 116 4191 km 360 soit un tour correspondent a 40 659 km 360 soit un tour correspondent a 41 129 Km 54 2 En college Alain ROBERT Niveau classe de 4 me Pr requis Dans le cadre du programme de Sciences Physiques les l ves tudient avec leur professeur le syst me solaire et en particulier ils abordent les dimensions des diff rentes plan tes dont la notre Il est alors facile de leur raconter comment Eratosthene il y a bien longtemps fit la premi re mesure de la Terre et de leur proposer de refaire cette manip La manip Avec la complicit de membres de l UTL les l ves d cortiquent l exp rience d Eratosthene et apprennent comment modifier cette derni re pour pouvoir la faire entre leur lieu de r sidence et une autre ville m me si cette derni re n est pas la latitude de Si ne Assouan ee Quelle autre ville Il faut alors montrer aux l ves qu il faut trouver une localisation une latitude largement diff rente de la leur pour esp rer une pr cision suffisante Les membres de l UTL participant a l op ration ont un carnet d adresse tr s utile pour cela Suivant le lieu propos et les contraintes locales acc s internet possible des deux c t s par exemple on met en place une strat gie de communication entre les coll giens des deux vil
19. ille et faire des phrases Puis ils ont confront leurs explications Ils taient d accord sur le fait que la Terre est une sphere et que c est le Soleil qui engendre le jour Ils avaient plusieurs explications qui se regroupaient en trois mod les Le Soleil tourne autour de la Terre la Terre tourne autour de son axe et la Lune tourne autour de la Terre pour faire la nuit En faisant le bilan de tout ce que les enfants savaient sur le jour et la nuit et sur la Terre le Soleil et la Lune ils ont constat rapidement que toutes les explications qu ils avaient avanc es expliquaient bien l alternance jour nuit mais elles ne rendaient pas compte de la variation de la dur e du jour ni des 6 mois de nuit aux p les Avant d entamer la recherche concernant la variation de la dur e du jour les enfants ont eu a montrer que la Terre tait bien une sph re et a imaginer des exp riences qui le prouvent et comprendre pourquoi les habitants de l h misph re Sud ne tombent pas Grace a des manipulations avec des balles et des sources lumineuses les enfants ont trouv que les 6 mois de nuit aux p les s expliquent par l inclinaison de l axe de la Terre par rapport l axe Terre Soleil et au fait qu une sph re clair e est moiti au Soleil et moiti l ombre 51 Avec laide dun professeur de physique membre de U T L une manipulation permettant de calculer la date en fonction de la longueur du jour a t r
20. les pour qu au del de l exp rience scientifique ils puissent communiquer de mani re plus large apprendre se conna tre et s enrichir de leurs diff rences Des enseignants d autres disciplines ou le professeur documentaliste de l tablissement peuvent alors participer l op ration Pour pouvoir r aliser l exp rience 1l faut 1 disposer d un appareil de mesure de la hauteur du Soleil sur l horizon 2 Pouvoir d terminer le midi solaire 3 Conna tre la distance Nord Sud entre les deux lieux Appareil La r alisation d un ou plusieurs appareils de mesure en utilisant les composants et les plans contenus dans la mallette p dagogique apport e par les membres de l UTL est organis e atelier avec un enseignant de Sciences Physiques de Technologie et des membres de l UTL durant les cours ou en dehors de ces derniers 55 Midi solaire calcul a partir du d calage d heure l gale d calage donn par l quation du temps calcul fait par le BdL Bureau des longitudes r cup r sur internet ou trac de la m ridienne du lieu La solution la plus int ressante semble tre la derni re Si l on retient le trac de la m ridienne voir fiche technique sur le CD ROM inclus dans la malette p dagogique il faut pr voir ce travail un jour ensoleill entre environ 10 et 14 heures heure solaire avec des l ves par exemple par roulement de petits groupes de deux ou trois l ves pour pertur
21. ments de l ann e Mesurer en association avec un autre tablissement scolaire la circonf rence terrestre en s inspirant de la m thode d Eratosthe ne Toutes ces pistes p dagogiques sont d crites dans le livre Mesurer la Terre est un jeu d enfant Fondation des Treilles Editions Le Pommier D autres renseignements sont disponibles sur internet Les mesures a la mode d Eratosthene http www educnet education fr phy interpc eratos htm La main a la pate http www inrp fr lamap accueil html 34 Mesure de la hauteur du Soleil au 1 10 degr FICHE TECHNIQUE REALISER UN APPAREIL DE MESURE DIRECTE DE LA HAUTEUR DU SOLEIL Programme Construire et utiliser un appareil de mesure de la hauteur du soleil sur l horizon donnant le 1 10 me de degr par lecture directe Principe chambre noire avec r ticule lecture directe sur rapporteur au 1 10 me de degr Id e Faire r aliser cet appareil par les l ves puis l utiliser pour suivre le soleil au cours de la Journ e de l ann e ou pour mesurer la circonf rence terrestre _ Mat riel de base plaque de contreplaqu tube PVC vis colle photocopie R alisation Dans un tube de PVC de 40 ou 50 mm de diam tre tube utilis en plomberie pour les vacuations d eau us e d coupez deux morceaux de longueur 200 mm et 600 mm Sur le tube de 600 mm tracez l aide d un feutre ind l bile 4 g n ratrices r guli rement espac es
22. r calque Axes trac s au lee feutre fin ou 4 trou imm l encre de chine Percez l un des manchons de 2 trous d l mm de diam tre fixez y un fil d environ 800 mm de long termin par un objet dense fil plomb N 1 placez le manchon sur le tube c t centre du rapporteur en intercalant entre le tube et le manchon la plaque de m tal Le d part du fil plomb N 1 doit tre align avec l extr mit d une des g n ratrices trac e sur le tube trou 1 mm Fil a plomb 2 40 R glage Introduisez une tige d acier de 8 10 ou 12 mm de diam tre dans le tasseau en fonction diam tre du trou que vous avez perc fixez cette derni re sur un support de physique ou sur tout autre pied stable orientez l appareil pour que le fil plomb N 1 coincide avec la g n ratrice trac e sur le tube puis en vous servant des crous ailettes modifiez la position du tube pour que le fil plomb N 2 soit sur la graduation 90 nr LAN r pi ai ANT k 4 i i a dE n ro gi Sur la deuxi me extr mit du tube placez le papier calque le deuxi me manchon et le tube de 200 mm de long 41 Utilisation Placez l appareil sur son support orientez le tube vers le soleil En regardant dans le tube de 200 mm vous verrez l image du soleil Affinez la position du tube en centrant cette image sur le r ticule puis lisez la hauteur angulair
23. re vous pouvez fixer directement sur l querre une tige de 10 ou 12 mm de diam tre Il faudra alors modifier le diam tre de per age de la pi ce de bois recevant cette tige sur l appareil de mesure et prendre ventuellement tige de 12 mm des colliers adapt s ce diam tre 45 Collier de fixation AN Fixez l querre sur une planchette de bois d environ 200 x 300 mm Pour pouvoir r gler l horizontalit du support vous pouvez lui adjoindre 3 pieds r glables r alis s avec 3 vis m taux boulons po liers de 50 mm de long et de 5 mm de diam tre Ecrou bloqu gut Ecrou incrust dans la plaque de bois Se Vue de dessus Vue de dessous Utilisation Placez le pied sur une table Ins rez la barre m tallique supportant l appareil de mesure au 1 10 me de degr dans le tube de cuivre V rifiez l aide d un niveau bulle et corrigez si besoin l horizontalit du support ou mieux la verticalit de la barre en vous servant des trois vis des pieds r glables Utilisez l appareil 46 Mesure de la hauteur du Soleil FICHE TECHNIQUE Trac de la m ridienne mesures indirectes au 1 10 me de degr mesure de la tangente Sur un support orient approximativement Est Ouest fixez un fil plomb d au moins Im de long muni environ 10 cm du haut d une petite bille dont l ombre port e au sol servira tracer la m ridienne et faire les mesures de tangente Au sol l
24. rizons professionnels de l U T L O toutes et tous engag e s dans cette action Le groupe pionnier de pilotage a fonctionn d une maniere tout a fait exemplaire s agissant du climat de libert et d accueil des id es des un e s et des autres de la coh sion et du profond d sint ressement de chacun e Faisant ceuvre de transmetteur d id es d nergie il est aussi exemple de fonctionnement p dagogique d cole pour ce qui est du travail en commun des enseignants mais aussi du travail avec les enfants et adolescents Il a ainsi contribu l obtention par l cole l mentaire de Patay professeur Didier CHAMPION le coll ge d Ingr professeur Alain ROBERT le college de Togo au Mali professeur Francois DIARRA directeur Edmond DEMBELE qui doivent ainsi que leurs l ves tre particuli rement f licit s et remerci s pour leur remarquable partenariat de premiers r sultats tout fait satisfaisants et probants quant la faisabilit du projet manant du Groupe Interg n ration gt de l U T L O La force acquise de l lan cr e par le groupe de pilotage initial doit s amplifier par la collaboration de nouveaux tablissements partenaires et le Groupe Eratosth ne comme on l appelle au sein de l U T L O doit s enrichir de talents nouveaux par l accueil d autres enseignant e s en activit et retrait e s de tous horizons professionnels d sirant s in
25. rte que l ombre de la tige soit la plus longue possible Soleil presque dans la plan de la plaque sey La hauteur du Soleil sur l horizon est directement lisible sur l appareil 33 Pour v rifier vos mesures il est possible de consulter le site Internet du Bureau des Longitudes http www bdl fr cgi bin levcou cgi Exemple e 9546844804 Lever Coucher et Passage au M ridien des Corps du Syst me Calcul des cr puscules cnal nautique et astronermgue I Vous pouver calculer les levers les passages au m ridien etles 2 Pe Se E E Choisissez me ville dans la liste suivante Longitude 14S2 0 E ig Latitude 47 d57 0 N Departement LOIRET OUTARYILLE Corps concern SOLEIL ATTENTION LES RESULTATS SONT EN UTC A partir de 1976 pour avoir les resultats en heure legale de la France metropohtame ajouter Lh en periode d hiver et 2h en p riode d t s 1 DENIS DE HOTEL ST DENIS EN VAL x Calcul D partements a na ee sana an aan Seuls les levers et couchers visibles sont calcules mm ee ee ee ee ee eee ee ee me Passage au Date UTC Lever Az Heridien H Coucher An M J h m s il h m g d h m 2003 10 24 6 25 di 786 80 11 36 47 30 35 16 47 7 4 2003 10 34 23 936 43 53 92 L origine de acimuts est le Sud azinmit des astronomes Pistes p dagogiques Suivre la trajectoire du Soleil au cours de la journ e Comparer la hauteur du Soleil lors du passage au m ridien diff rents mo
26. s 0 7 25 33 12100 2 85 sad j Terre 1 35 135 14756 3 365 44 j Mars Lead 53 46 67934 1 6 bo j Jupiter Jog 154 45 143200 33 7 11 56 ans Saturne 3 54 335 65 L20000 eg d 23 46 ans Uranus 13 18 Td Sa S22 90 13 53 34 ans Heptune 30 06 1057 6 50450 LL 165 ans Fluton 34 44 1367 6 e2o0 0 53 245 ans distances a la Terre Autour de la Terre Lune 0 002457 0 030 3474 1 32 29 j lah 44 min 1 1 TA 149 597 amp 70 km 1 lunaison Frochaine etoile Alpha centauri AL e220 km UTILISATION Pr paration Imprimez ce document l aide d une imprimante couleur placez les fiches correspondant aux objets c lestes dans des pochettes de protection Procurez vous un d cam tre mat riel d EPS ou r alisez un syst me de mesure des distances 0 100 m en pla ant des rep res visuels sur une cordelette Pistes d utilisation interne Utilisez un couloir d au moins 55 m de long pour placer les panneaux repr sentant le soleil et les plan tes int rieures aux distances indiqu es dans le tableau de la page pr c dente Apr s le panneau Mars placez les autres panneaux avec indication des distances correspondantes Si votre tablissement n offre pas de couloir suffisamment long r alisez la maquette dans la cour externe Avec la complicit de la municipalit s lectionnez une rue ou avenue peu pr s rectiligne d au moins 1400 m et rebaptisez la provisoirement Avenue du Syst me Solaire R alisez avec vos l ves
27. u rapporteur percez un trou d I mm de diam tre pour passer le fil plomb N 2 his i At TR it le lt a Gite Pio Ma Dans un tasseau carr de c t 40 mm d coupez un morceau d environ 300 mm de ER Percez y 2 trous de 8 mm de diam tre l un traversant 50 mm d une extr mit l autre d environ 80 mm de profondeur au milieu de l autre extr mit Fixez le tasseau sur l envers du rapporteur Nota le deuxi me trou peut faire 8 10 ou 12 mm de diam tre en fonction du syst me adopt pour le pied voir la r alisation du pied De chaque c t du rapporteur fixez une querre de chaise l aide de vis bois percez le tube de PVC de 600 mm de long pour pouvoir y fixer l autre branche des querres trous d environ 6 mm de diam tre Installez les vis avec les crous a ailettes l crou normal et une rondelle voir photo puis fixez le tube sur les querres Astuce pour placer le dernier crou l int rieur du tube fixez le sur la clef l aide de ruban adh sif voir photos 36 Pr parez deux disques de 39 ou 49 mm de diam tre suivant le diam tre de votre tube 40 ou 50 mm l un en m tal fin r cup r par exemple sur le flan d une canette de boisson en aluminium perc en son centre d un trou d l mm de diam tre l autre en papier calque sur lequel vous tracerez deux diam tres perpendiculaires Plaque de m tal Papie
28. uvez aussi imprimer ce fichier en plus grand pour r aliser sur bois ou sur m tal un cadran solaire de dimensions plus larges Si vous souhaitez r aliser un cadran solaire monumental cours du coll ge le programme CADSOL en version EXE auto xecutable ou en version BAS lisible en QUICKBASIC vous calculera les angles pour tracer les divisions horaires Nota vous pouvez xecuter directement le programme CADSOL EXE choisir Ex cuter ce programme partir de son emplacement actuel dans la boite de dialogue Utilisation Apr s avoir correctement orient le cadran solaire faites la lecture de l heure Corrigez de l quation du temps du d calage horaire et vous obtiendrez l heure l gale Equation du temps 20 15 19 HOTTES aii 10 15 a CL ae ai ai ajaa 20 Jan Fev Mar Avr Mar Jum Jui Aou Sep Oct Nov Dec Mois Compl ments Vous pouvez sous votre logiciel de dessin imprimer le fichier CADSOL BMP a une toute petite chelle afin de r aliser des cadrans solaires miniature 2 cm de c t par exemple que vous collerez sur un globe terrestre 4 cadrans plac s sur le m me parall le suffisent En clairant ce globe l aide d une lampe de bureau convenablement plac e vous pourrez montrer le sens de rotation de la Terre la dur e du jour suivant les saisons le parall lisme des gnomons avec l axe des p les et faire d couvrir la position du gnomon pour un cadran solaire au p le
29. vestir dans ce travail la fois exigeant et gratifiant H OSTROWETSKY L id e Des adultes retrait s Universit du Temps Libre des enfants cole l mentaire ou adolescents coll ge et leurs enseignants refont la c l bre manip d Eratosth ne pour valuer la ciconf rence terrestre Les membres de l UTL proposent leur savoir faire le mat riel exp rimental sous forme de kit construire la malette d crite dans ce CD ROM des adresses de partenaires et leur disponibilit Au del des objectifs scientifiques d histoire des sciences et de g ographie cette op ration met en oeuvre une Collaboration inter g n rations profitable tous Les participants de la phase exp rimentale Mesdames BARBIER CATEL DABAUVALLE MEDIONI Messieurs BERTIN BEYLER CHAMPION COUDERT DUMET GOURGOUSSE GOURSAUD GROS JEROME JOURDAIN OSTROWETSKY PARZYSZ PROU ROBERT TAURIAC WEIL Sciences Physiques Alain ROBERT CONSTRUCTION de MATERIEL PEDAGOGIQUE Extraits du CD ROM Documentation pour l enseignant Maquette Terre Lune Astronomie maquette du syst me solaire Cadran solaire Mesure de la hauteur du Soleil sur l horizon Documents disponibles parmi beaucoup d autres sur le site de Sciences Physiques de l acad mie d Orl ans Tours http www ac orleans tours fr physique default htm Terre Lune sur un tasseau un petit globe C tasseau L 30 x terre
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