Comment fabriquer un cadran solaire

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Dans cet article:

Utiliser des bâtons et des pierres

Utiliser une assiette en carton et une paille

Construire un cadran avancé

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Références

Un cadran solaire est un dispositif qui utilise la position du Soleil pour donner l'heure. On installe un bâton droit appelé « gnomon » pour projeter une ombre sur un cadran numéroté. Au fur et à mesure que le Soleil traverse le ciel, l'ombre du gnomon va aussi bouger. Cette idée peut être facile à démontrer dans son jardin avec un cadran solaire de base fait d'un bâton et de petites pierres. Il existe de nombreux projets faciles que vous pouvez faire aux enfants pour leur faire découvrir ce phénomène. Si vous cherchez quelque chose d'un peu plus avancé, vous pouvez aussi construire un cadran solaire permanent dans votre jardin. Après avoir pris des mesures et avoir fait un peu de menuiserie, votre cadran devrait vous indiquer l'heure précisément.

Étapes

Méthode 1

Méthode 1 sur 3:

Utiliser des bâtons et des pierres

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   Procurez-vous le matériel . Ce cadran solaire très simple est une bonne façon d'expliquer le concept avec très peu de préparation. Tout ce dont vous avez besoin se trouve probablement déjà par terre dans votre jardin ! Il vous faut un bâton droit (d'environ 60 cm de long), une poignée de cailloux et une montre ou un téléphone portable pour connaitre l'heure.
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   Trouvez une zone ensoleillée pour planter le bâton . Vous devez l'installer dans un lieu exposé au soleil toute la journée. Enfoncez un des bouts du bâton dans l'herbe ou la terre. Si vous habitez dans l'hémisphère nord, vous devez le pencher légèrement vers le nord. Si vous habitez dans l'hémisphère sud, vous pouvez le pencher légèrement vers le sud .

   • Si vous n'avez pas accès à une zone avec de l'herbe et de la terre meuble, vous pouvez improviser.
   • Remplissez un petit seau avec du sable et du gravier et plantez le bâton directement dedans.
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   Commencez à 7 heures du matin . Si vous voulez terminer votre cadran en un seul jour, vous devez commencer tôt le matin après que le Soleil s'est complètement levé. Installez le bâton à 7 heures. Une fois exposé à la lumière du Soleil, le bâton va projeter une ombre. Utilisez un des cailloux pour marquer l'emplacement de l'ombre sur le sol.
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   Revenez une heure plus tard . Réglez-vous une alarme ou gardez un œil sur votre montre pour pouvoir mettre à jour le cadran toutes les heures. Revenez à 8 heures. Prenez un autre caillou pour marquer l'emplacement de l'ombre sur le sol. Recommencez à 9 heures, à 10 heures, etc.

   • Si vous voulez obtenir encore plus de précision, vous pouvez prendre une craie et noter sur chaque caillou l'heure exacte à laquelle vous l'avez placé.
   • L'ombre va se déplacer dans le sens des aiguilles d'une montre .
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   Continuez jusqu'au crépuscule. Revenez toutes les heures et posez un caillou au sol. Faites-le jusqu'à ce qu'il n'y ait plus suffisamment de lumière pour projeter une ombre au sol. Votre cadran solaire devrait être terminé à la fin de la journée. Du moment que le Soleil continue de briller, vous pouvez utiliser ce dispositif simple pour connaitre l'heure.
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Méthode 2

Méthode 2 sur 3:

Utiliser une assiette en carton et une paille

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   Procurez-vous le matériel . Ce cadran tout simple est un excellent projet pour les enfants pendant les vacances d'été. Le matériel dont vous avez besoin est très simple, vous l'avez peut-être déjà à la maison. Il vous fait des crayons ou des marqueurs, une assiette en carton, un taille-crayon, des punaises, une règle et une paille en plastique droite.

   • Commencez à préparer l'assiette vers 11 h 30 un jour où il fait beau .
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   Écrivez le nombre 12 sur le bord de l'assiette. Servez-vous d'un crayon ou d'un marqueur. Prenez le crayon aiguisé et enfoncez-le au centre de l'assiette. Sortez-le pour laisser un trou au milieu.
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   Utilisez une règle pour tracer une ligne droite. Tracez-la à partir du 12 jusqu'au trou que vous venez de faire. Le 12 représente midi sur l'horloge.
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   Trouvez le pôle céleste le plus proche. La paille (qui fait office de gnomon) devrait être tournée vers le pôle céleste le plus proche parallèle à l'axe de la Terre. Ce sera le pôle Nord pour les personnes qui habitent dans l'hémisphère nord et le pôle Sud pour celles qui habitent dans l'hémisphère sud .
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   Sortez l'assiette un peu avant midi . Posez-la par terre dans une zone exposée au Soleil toute la journée. Passez la paille au travers du trou au centre de l'assiette.
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   Poussez doucement dessus. Vous devez le faire pour qu'elle penche légèrement dans la direction du pôle céleste le plus proche.
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   Tournez l'assiette à midi pile. Tournez-la de façon à ce que l'ombre de l'assiette soit exactement alignée avec la ligne que vous avez tracée. Puisque vous ne mesurez que les heures d'ensoleillement, l'assiette va ressembler à une sorte d'horloge qui montre seulement douze heures.
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   Faites-la tenir au sol. Percez-la avec des punaises pour vous assurer qu'elle ne bouge pas de sa position au sol.
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   Revenez-y une heure plus tard . À 13 heures, retournez voir l'assiette et vérifiez la position de l'ombre de la paille. Écrivez « 1 » au bord de l'assiette là où se trouve l'ombre.
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    Réglez une alarme pour y retourner toutes les heures. Continuez de noter la position de l'ombre sur le bord de l'assiette toutes les heures. Vous allez remarquer qu'elle bouge dans le sens des aiguilles d'une montre chaque fois que vous venez l'observer .
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    Discutez du phénomène avec votre enfant. Demandez-lui pourquoi il pense que l'ombre se déplace. Expliquez-lui ce qu'il se passe pendant que l'ombre tourne tout autour de l'assiette.
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    Continuez jusqu'au crépuscule . Continuez de noter les heures au fur et à mesure de la journée. À ce moment-là, le cadran devrait être terminé.
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    Vérifiez l'assiette le jour d'après. Demandez à votre enfant d'aller la voir la prochaine fois qu'il y aura du soleil et dites-lui de vous donner l'heure selon la position de l'ombre. Vous pouvez vous servir de ce dispositif très simple pour connaitre l'heure un jour ensoleillé.
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Méthode 3

Méthode 3 sur 3:

Construire un cadran avancé

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   Découpez un rond de 50 cm dans du contreplaqué . Ce sera le cadran de votre horloge. Couvrez les deux côtés en bois d'apprêt. Au fur et à mesure qu'il sèche, réfléchissez à l'apparence que vous voulez lui donner. Vous devez choisir un style de numérotation, par exemple avec des chiffres romains, des chiffres standards ou d'autres.

   • Choisissez aussi les couleurs que vous voulez, ou si vous le souhaitez, une image que vous voulez dessiner sur le cadran.
   • Essayez plusieurs modèles avant de trouver celui qui vous plait le plus.
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   Dessinez le modèle sur une feuille de papier . Vous vous en servirez comme pochoir pour transférer le désign sur le rond en bois, c'est pourquoi vous devez le dessiner à l'échelle. Maintenant, vous pouvez noter les nombres sur le modèle, ce qui va vous demander des mesures précises. Utilisez une règle graduée et un rapporteur.

   • Commencez avec 12 tout en haut, comme une horloge normale.
   • Trouvez le centre du rond et utilisez la règle pour dessiner une ligne droite entre le milieu et le 12.
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   Mesurez 15 degrés sur la droite. Prenez le rapporteur et mesurez exactement 15 degrés sur la droite de la ligne . Notez le chiffre 1. Tracez une nouvelle ligne en vous servant de la règle. Continuez de noter les heures en les espaçant chacune de 15 degrés. Déplacez-vous dans le sens des aiguilles d'une montre et servez-vous du rapporteur pour noter le reste des nombres. Faites tout le tour du cadran jusqu'à ce que vous arriviez à 12. Il devrait se retrouver exactement en face du premier 12 que vous avez noté. Le premier représente midi et l'autre minuit.

   • Recommencez ensuite à compter en partant de 1 pour revenir au premier 12 que vous aviez noté. Les nombres devraient maintenant être écrits avec précision sur le papier.
   • Les 24 heures de la journée sont notées pour assurer une bonne précision du cadran. Au fur et à mesure du changement de saison, la position de la Terre change aussi. En été, les jours sont plus longs. En hiver, ils sont plus courts.
   • Il y a aussi des jours en été où il y a du soleil pendant plus de douze heures .
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   Peignez le modèle sur le rond en bois. Servez-vous du papier comme d'un pochoir pour faire correspondre les nombres et les lignes des heures que vous avez mesurés avec précision. Utilisez des marqueurs pour noter les nombres sur le bois puisque vous allez les utiliser pour les détails. Préférez des marqueurs à peinture plutôt que des marqueurs permanents, car ils résistent mieux aux intempéries.
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   Trouvez un gnomon . C'est la partie centrale du cadran qui va projeter l'ombre. Procurez-vous une longueur de tuyau à filetage, vous aurez besoin d'un tuyau de 5 à 8 cm de longueur et de 1 cm de diamètre. Assurez-vous que le diamètre du gnomon est légèrement plus large que celui du tuyau. Improvisez une pointe en forme de cône.

   • La longueur du tuyau et le bout du gnomon ne doivent pas faire plus de 8 cm de long.
   • Peignez le gnomon de la couleur que vous voulez. Cette étape l'empêchera de rouiller.
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   Préparez le cadran pour l'installer. La face du cadran (c'est-à-dire le rond de contreplaqué) sera montée sur un piquet. Vous avez besoin d'un piquet en bois solide de 10 x 10 x 20 cm traité pour résister aux intempéries. Il doit être parfaitement droit et ne pas présenter de fissures. Pour le monter correctement, le haut du piquet doit être taillé à un angle précis .

   • Pour obtenir cet angle, vous devez soustraire votre latitude actuelle à 90 degrés.
   • Par exemple, si vous vous trouvez à 40 degrés de latitude nord, vous devez dessiner un angle de 50 degrés sur le piquet.
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   Découpez l'angle. Dessinez une ligne avec l'angle correct en utilisant une équerre de charpentier. Dessinez cette ligne à environ 15 cm du haut du piquet. Cette ligne se trouve en bas de l'angle. Utilisez un rapporteur pour le mesurer, puis découpez-le avec une scie circulaire à table.

   • Trouvez ensuite le milieu du cadran et percez-y un trou .
   • Vérifiez que le cadran se fixe bien au piquet avec un tirefond de 8 mm pour être sûr que toutes les pièces tiennent bien ensemble.
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   Creusez un trou pour le piquet. Trouvez un coin ensoleillé pour le cadran et creusez un trou pour y installer le piquet. Faites attention d'éviter les câbles ou les tuyaux enfouis. Mettez le piquet dans le trou. Testez-le pour vérifier qu'il ne dépasse pas 1,5 m une fois planté dans le sol. Utilisez une boussole pour vous assurer que l'angle que vous avez découpé dans le piquet est tourné vers le nord. Utilisez un niveau à bulle pour vérifier aussi qu'il est bien à la verticale .

   • Faites-le tenir de manière permanente en coulant du béton dans le trou.
   • Laissez plusieurs jours passer avant de monter le cadran dessus pour être sûr que le béton est bien sec.
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   Fixez le cadran sur le piquet. Utilisez un tirefond de 5 cm de long et 8 mm de large pour le faire tenir. Serrez la vis pour qu'elle puisse faire tenir le cadran tout en gardant la possibilité de le faire tourner facilement. Posez le collet sur le cadran solaire .

   • Vous devriez encore voir le tirefond que vous avez mis au milieu du collet.
   • Servez-vous de votre main droite pour visser le gnomon dans le collet que vous maintenez de votre main gauche.
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    Réglez le cadran solaire. Faites-le tourner pour que 6 heures et 18 heures se retrouvent à l'horizontale. Ensuite, alignez le gnomon pour que les mêmes lignes aient l'air de passer au milieu du cadran. Assurez-vous que la ligne pour midi ait l'air de passer directement au travers du gnomon .
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    Réglez l'heure et fixez le gnomon. Vous devez régler l'heure à l'heure d'été pour qu'elle soit exacte. Maintenez le collet en place de la main gauche. Servez-vous de votre main droite pour faire tourner le cadran. Vérifiez l'heure. Continuez de le faire tourner jusqu'à ce que l'ombre du gnomon indique la même heure que sur votre montre. Prenez un crayon pour marquer l'emplacement des quatre vis du collet et sortez-le .

    • Resserrez maintenant le tirefond. Ne faites pas bouger le cadran pendant que vous le faites.
    • Percez des trous pour les quatre vis et vissez le collet en place sur le cadran.
    • Pour terminer, vissez le gnomon dessus.
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