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DES EXPÉRIENCES DIVERTISSANTES À LA MAISON
Cadran solaire. Expériences physiques
Expériences divertissantes à la maison / Expériences de physique pour les enfants L'observation des ombres projetées par des objets opaques nous convainc que la lumière se déplace en lignes droites. La position de l'ombre d'un arbre, d'un poteau et d'autres objets change tout au long de la journée. La conception du cadran solaire repose sur l’utilisation de ces phénomènes. Le rôle de l'aiguille des heures est ici joué par l'ombre projetée par la tige de l'indicateur. En été et par temps ensoleillé, si les objets fournissent de l’ombre, il est conseillé d’utiliser un cadran solaire. Parmi les types existants, nous décrirons la structure des montres les plus simples, dites équatoriales, à cadran incliné. Un cadran solaire équatorial est tout à fait adapté, s'il est correctement installé, pour indiquer l'heure par temps ensoleillé entre le 21 mars et le 23 septembre. Les pièces principales de la montre : cadran, tige, paroi arrière, socle. Commencez par réaliser le cadran. Dessinez trois cercles sur un tableau carré à partir d'un centre commun. Le centre du cercle est à l’intersection des diagonales du carré. Divisez chaque cercle en 24 parties. Vous pouvez le faire à l'aide d'un rapporteur (un demi-cercle divisé par 180°), divisant le cercle en parties à 15° d'intervalle. Si vous n'avez pas de rapporteur, vous pouvez procéder différemment. Tracez deux lignes passant par le centre et formant un angle de 90° l'une par rapport à l'autre. Vérifiez avec une règle en reliant les points d'intersection des segments de droite avec le cercle. Avec une distribution exacte, les quatre distances seront égales. Le cercle sera précisément divisé en quatre parties contenant chacune 90°. Divisez chaque arc en 3 parties. Revérifier; ce seront des arcs de 30°. Divisez à nouveau ces arcs en deux et vérifiez. Obtenez 24 arcs de 15°. Si les intervalles sont correctement répartis, la règle reliant les marques opposées doit passer par le centre du cadran. Les intervalles inférieurs aux intervalles horaires peuvent être divisés, selon le diamètre du cadran, soit en deux, soit en parties plus petites, par exemple en quatre (intervalles de 15 minutes). Avec un diamètre de 500 mm et plus, les intervalles de 15 minutes peuvent être divisés en trois parties supplémentaires (intervalles de 5 minutes). Fabriquez la tige dont l'ombre indique l'heure à partir d'un clou, d'un fil ou d'une épingle. Il est recommandé que sa longueur maximale soit 2,5 fois inférieure au rayon du cercle, 5 fois inférieure au diamètre du cadran. La tige doit être installée strictement perpendiculairement (à l’aplomb) au plan du cadran. La paroi arrière doit maintenir une inclinaison constante de la base avec le cadran. L'angle d'inclinaison dépend de la latitude du lieu. La base est une planche sur laquelle sont montés le cadran et la paroi arrière. Pour qu'une montre affiche l'heure avec précision, les conditions suivantes sont nécessaires : le cadran doit être directement exposé aux rayons du soleil afin qu'il n'y ait pas d'ombre ni de lumière réfléchie.
L'angle d'inclinaison est calculé comme suit : la latitude de Moscou est d'environ 56°. En soustrayant cette valeur de 90°, nous obtenons 34°. Par conséquent, pour Moscou, l’angle d’inclinaison du cadran par rapport à la base est de -34°. Pour Saint-Pétersbourg, l'angle d'inclinaison sera de 30°, à Kiev de 40°, à Bakou de 50°, etc. La partie inférieure du mur repose sur le panneau de base. Réglez le cadran exactement au nord. Faites-le de cette façon : réglez le cadran de la boussole approximativement vers le nord. A une heure de l'après-midi, suivez l'ombre du bâton. Au moment où l'ombre devient la plus courte, vérifiez l'heure à l'aide d'une horloge ordinaire. Tournez maintenant le cadran du cadran solaire pour que l'ombre de la tige apparaisse en même temps dessus. Dans cette position, fixez enfin le cadran. Dans la direction de l'ombre sur le cadran, tracez la ligne nord-sud de midi, et perpendiculairement à celle-ci la ligne est-ouest. La montre est dite équatoriale car le plan de son cadran est parallèle au plan de l'équateur. Vue latérale de la montre :
Vue de l'horloge du côté du cadran :
Installez le cadran solaire dans un parterre de fleurs, sur un poteau et à d'autres endroits pour que tout le monde puisse l'utiliser.
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