Construire une maquette de mouvements orbitaux de la Terre autour du Soleil

Présentation :

Utilisée durant TP avec le modèle Vensim  Milankovitch_1an, nous proposons de construire une maquette par groupe d'élèves de manière à ce que chacun manipule la position de la Terre dans les différentes situations étudiées dans le modèle.

Ce modèle peu couteux est réalisable assez simplement. (Ci-dessous, la Terre aux quatre saisons avec une excentricité maximale)

Proposition de matériel par maquette :

• Une plaque de carton à sous-verre de 40x43 cm de 2 mm d'épaisseur.
• 4 boules de polystyrène de 3 cm de diamètre.
• 4 baguettes à brochettes en bois.
• Un bloc de pâte à modeler durcissant à l'air.
• Une douille avec support en bakélite pour une petite ampoule (Labo de Physique du Lycée).
• Deux fiches (une noire, une rouge) pour le branchement des fils sur l'alimentation 6V (Labo de Physique).
• Deux fils éléctriques souples et fins de 25 cm récupérés au labo de physique.
• Deux tasseaux de bois peu épais (1 cm) de 40 cm de longueur.
• Un support de 2,5 cm de haut pour poser la douille.
• Des petits clous, de la colle.
• 8 tiges filetées avec boulons de 4x15.

Pour la réalisation :

• Deux épingles et 40 cm de fils de couturière pour tracer l'ellipse

Réalisation du support:

• Tracer la ligne du grand axe de l'ellipse au mileu du petit côté (à 20 cm du bord)
• Sur cet axe, à partir d'un bord, tracer le centre du cercle à 18,5 cm et tracer le cercle de 15 cm de rayon. (Excentricité à zéro, le Soleil est au centre du cercle).
• Toujours sur le grand axe de l'ellipse, tracer à un point situé à 12 cm du centre du cercle (soit à 30,5 cm du bord). Cela représente le deuxième foyer de l'ellipse lorsque l'excentricité est à 0,4 (très exagérée puisque l'excentricité varie entre 0 et 0,07).

• Sur le grand axe, placer les deux épingles sur le cercle et tendre entre les deux un fils de couturière. Faire des noeuds pour fixer la longueur du fil au diamètre du cercle (en effet le grand axe de l'ellipse garde toujours la même valeur !)

• Piquer les deux épingles sur les deux foyers de l'ellipse et avec la pointe, d'un critérium tracer l'ellipse comme ci-dessous

  

  Animation Wikipédia : Ellipse

   

• Aux deux intersections entre le cercle et le grand axe percer et fixer une tige filetée boulonnée. Cela servira de tenons pour positionner le support des Terres. Faire de même, aux deux intersections entre l'ellipse et le grand axe. Faire de même pour les intersections entre la perpendiculaire au grand axe passant par le centre du cercle et le cercle et pour les intersections entre la perpendiculaire au grand axe passant par le centre du cercle et l'ellipse. En tout, on a donc percé et fixé 8 tiges filetées boulonnées.

• Peindre la partie centrale en blanc pour réfléchir la lumière, la partie périphérique en noir pour éviter les réflexions. Tracer les trajets de la Terre et le sens de rotation.
• Fixer le support et la douille au centre du cercle (ou du foyer de l'ellipse).
• Percer et fixer les deux fiches à un emplacement non gênant pour l'alimentation électrique (au bord par exemple).
• Coller les baguettes en bois pour surélever le support et relier les fiches à la douille avec les fils électriques.

Réalisation des supports pour les Terres

• Mouler 4 supports en pâte à modeler de 3 x 7.5 x 2 cm
• Positionner chaque support sur les tenons de manière à faire les trous dans la pâte. Attention, pour les deux positions qui ne sont pas sur le grand axe, les supports doivent comporter trois trous (Sur le cercle, sur l'ellipse dans les deux positions opposées).

• Couper les 4 baguettes à brochettes d'une longueur de 8 cm en gardant la pointe qui permettra de percer les sphères de polystyrène.
• En vous aidant du patron ci-dessous, percer sur le dessus des supports les trois trous qui serviront à positionner les Terres dans les trois positions possibles: Obliquité à zéro, obliquité actuelle à 23,45° et obliquité exagérée à 30°.

• Laisser durcir à l'aide la pâte à modeler.
• Indiquer sur chaque support le trou correspondant aux deux obliquités de 23,45°, O° et 30°.

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