Cadran solaire

TP de physique proposé en période de confinement mais tout à fait utilisable en temps normal (Copiés-collés un peu en vrac dans un premier temps, la mise en forme viendra après) Travail inspiré et adapté de https://www.instructables.com/id/STEM-Clubs-Simple-Experiments/

Principe

La Terre tourne sur elle même (rotation) en 24 h et qu'elle tourne autour du soleil (révolution) en 1 an. (À voir avant cette activité) Le mouvement de rotation est régulier, il peut donc servir à mesurer le temps… Le soleil semble, par rapport à la Terre, tourner autour en 24 h. L'ombre d'un bâton, tourne aussi. C'est le principe du cadran solaire.

Les cadrans solaire ont tous une particularité : le bâton est incliné, mais pas n'importe comment. Explication en vidéo : https://youtu.be/LQav-g_aKuE

En langage de cadranier (les fabricants de cadrans solaires) on appelle ce « bâton » le gnomon ou le style (même origine que … stylo).

Fabrication

À imprimer

une seule feuille à imprimer, de préférence sur un papier un peu épais (100 à 120 g/m²) (comment joindre un fichier au wiki ?)

Matériel

du matériel courant ou de récupération

• Un CD, DVD, CDROM, etc. hors d'usage (important : il ne sera pas récupérable après)
• Crayon (ou autre) fin et précis
• Rapporteur
• Règle
• Colle (en bâton plutôt qu'en tube)

Les étapes de fabrication

Avec le rapporteur, reportez les angles dans le tableau. À droite et à gauche de la direction du nord. Attention, les graduations doivent être symétriques, mais votre rapporteur n'est gradué que dans un sens. Un côté est facile (le droit généralement) et l'autre demande un peu de calcul :

180 - 11,4 = 168,6 180 - 23,4 = 156,6 etc.

(image 1 faudrait pouvoir mettre des images)

Il faut faire attention à très bien aligner l'axe nord-sud avec le rapporteur et bien centrer celui-ci sur le centre du cadran. Une grande précision est indispensable.

(image 2)

Ensuite, on trace les traits qui vont du centre aux différentes graduations

(image 3)

Puis il faut noter les heures correspondantes (12 h pour le nord, à gauche pour le matin, à droite pour l'après-midi)

(image 4)

Découper le rond, découper aussi (avec précision et de bons ciseaux) la forme à côté qui deviendra le style.

(image 5)

Puis on plie le style suivant les traits .Il faut impérativement suivre les traits de façon très précise. De la précision du pliage dépendra la précision du cadran solaire. Pour être précis, faites les pliages en utilisant une règle.

(image 6)

Collez les deux face intérieures du style pour former un aileron de requin

(image 7)

Collez le rond sur le CD et le style à l'emplacement prévu.

(image 8)

Là aussi, une grande précision est nécessaire : l'angle du style doit correspondre parfaitement au centre du cadran et il doit être parfaitement aligné avec l'axe vers le Nord.

Utiliser le cadran solaire

Avant d'utiliser le cadran solaire précisons une chose importante.

Un cadran solaire indique une heure dite « solaire » alors que votre montre indique l'heure dite « légale ».

Pas de chance, ce n'est pas la même ! Pour passer de l'heure solaire à l'heure légale, il y a quelques corrections à apporter, elles seront expliquées plus bas.

Pour lire l'heure solaire il faut aligner le cadran avec l'axe des pôles (C'est Jamy qui vous l'a dit plus haut) Pour cela, il fallait respecter l'angle de 48,7° et il faut encore orienter le cadran avec le Nord.

Mettez le cadran au soleil. Avec une boussole, orientez le cadran pour que le style soit dirigé vers le Nord. C'est tout : Vous pouvez lire l'heure solaire.

(encore une photo)

Sur cette photo, il est un peu moins de 16h30 heure solaire.