Nom :.. Prénom :. Construire une station météo Atelier scientifique 2012/2013
Atelier n 1 : Construire un baromètre. L air exerce une pression sur tout objet autour de lui : il pousse. Cela vous étonne? Rappelez-vous l état de la canette vidée de son air, le gonflage surprenant d un ballon dégonflé dans la cloche à vie Cette pression est en fait due aux chocs des petites particules de gaz contre tous les objets qui les entourent. Nous ne ressentons pas la pression de l air mais des appareils permettent de la mesurer, ce sont les baromètres. Les changements de pression atmosphérique et les changements du temps qu il fait sont liés. - Si la valeur de la pression atmosphérique est supérieure à 1013 hectopascal (hpa), on parle de hautes pressions ou d anticyclone : ils annoncent en général un temps sec et ensoleillé. - Si la valeur de la pression est inférieure à 1013 hpa, on parle de basses pressions ou de dépression : elles annoncent en général le mauvais temps. Comment construire un baromètre à air? Pot de yaourt en verre Paille Ballon de baudruche Carton Elastique Feutre 2) Ce qu il faut faire. Découper un cercle (le plus grand possible) dans un ballon de baudruche. Fixer ce ballon de baudruche sur le pot de yaourt en l entourant avec l élastique. Tailler la paille en pointe. Coller la paille sur le ballon. Graduer le morceau de carton et dessiner en haut un soleil et en bas un nuage. Fixer le morceau de carton pour qu il tienne verticalement. Paire de ciseaux Colle Avez-vous compris comment ce baromètre indique le temps qu il va faire?
Atelier n 1 (suite) : Construire un baromètre. Comment construire un baromètre à eau? Eprouvette graduée Eau colorée Cristallisoir Potence 2) Ce qu il faut faire. Remplir l éprouvette graduée à moitié avec de l eau. Boucher l éprouvette avec le doigt et la retourner au-dessus du cristallisoir. Fixer l éprouvette retournée à la pince de la potence. Marquer au feutre la surface de l eau. Pince Feutre Avez-vous compris comment ce baromètre indique le temps qu il va faire?
Atelier n 2 : Construire une girouette. Une girouette indique le sens du vent. Elle fonctionne sur le principe des leviers. L'axe doit être placé de manière à ce que les surfaces exposées au vent soient différentes de part et d'autre de l'axe de rotation. Le courant d'air provoquera une pression plus importante sur la surface la plus grande et fera pivoter la girouette. Lorsque le vent change de direction, il pousse sur la partie de la flèche la plus grande jusqu'à ce qu'elle soit parallèle au vent. Cela a pour conséquence de faire pointer la flèche dans la direction d'où provient le vent. On se réfère alors aux quatre principaux points cardinaux pour juger de la direction d'où vient le vent. On place habituellement la girouette à 10 m du sol pour éviter que les bâtiments et haies ne retiennent le vent. La girouette a souvent la forme d'une silhouette découpée (coq, lion, etc.). Autrefois, cette forme représentait fréquemment le métier des habitants de la maison. Sur les clochers des églises on trouve souvent la silhouette d'un coq, car le coq symbolise depuis toujours la vigilance de l'église envers le peuple. C'est au Moyen Âge (environ de l'an 500 à 1500) que l'usage de la girouette se répandit en Europe, mais il en existait depuis au moins 4000 ans : c'est l'un des instruments météorologiques les plus anciens! Comment construire une girouette? Des plaques de Trois perles Une rose des vents polystyrène Une paire de ciseaux Un clou Un poteau de bois 2) Ce qu il faut faire. Découper les plaques de polystyrène en suivant les plans ci-après. Trouver le centre de gravité de la partie centrale (corps de la flèche) et y percer un trou avec le clou. Fixer les trois parties de la girouette ensemble. Fixer le clou (axe de rotation de la girouette) sur le poteau en respectant les règles suivantes : Il y a une perle entre la tête de clou et le corps de la flèche, Il y a deux perles entre le corps de la flèche et la rose des vents, La rose des vents est fixée au poteau.
Atelier n 3 : Construire un hygromètre. Un hygromètre est un appareil qui permet de mesurer l'humidité de l'air, c'est-à-dire la quantité de vapeur d'eau présente dans l'air. (Rappel : La vapeur d'eau est un gaz invisible). L'humidité de l'air est donnée par un pourcentage appelé le degré d'hygrométrie ou taux d'humidité. Il représente la quantité de vapeur d'eau présente par rapport à la quantité maximale que l'air peut contenir, avant que cela ne forme des gouttes d'eau liquide. En France ce degré d'hygrométrie se situe entre 70-80%. Dans les pays proches de l'équateur, l'air est saturé en vapeur d'eau, le degré d'hygrométrie atteint 100%. On dit souvent «il fait lourd» : on a cette sensation lorsque le taux d'humidité est important. Une humidité «confortable» pour les humains se situe entre 30% et 60%. En-dessous de 30%, la peau se dessèche et la sensation de froid est importante ; une forte humidité augmente la sensation de chaleur et peut causer des problèmes respiratoires. Comment construire un hygromètre? Matériel nécessaire : un cheveu long et lisse une boîte en carton et du carton du papier blanc une paille un cutter deux gommettes une attache parisienne ou une épingle des ciseaux et de la colle un compas. Ce qu'il faut faire : 1. Construction du cadran et de la flèche Sur une feuille blanche, tracer un cercle de diamètre 5 cm. Puis découper un demi-cercle. Le décorer avec un nuage et un soleil. Tracer les graduations sur le côté (voir hygromètre d'exemple). Sur un carton tracer un flèche. Dimensions : longueur : 6cm ; largeur : 1 cm. La découper. 2. Construction de l'hygromètre Coller le cadran sur la boîte en carton comme sur l'exemple. Percer avec une épingle le centre du cercle. Fixer la flèche avec une épingle ou une attache parisienne. Faire un trou avec un cutter en haut de la boîte. Y faire passer la paille (laisser dépasser de 2 cm). Coller l'extrémité du cheveu au centre de la flèche avec une gommette. Le faire passer par-dessus la paille puis coller l'autre extrémité en bas de la boîte à la verticale. Votre hygromètre est prêt! Bonnes mesures! Quel est le principe de l'hygromètre à cheveu?
Atelier n 4 : Construire un pluviomètre. Le pluviomètre est un appareil permettant de mesurer la quantité de précipitations (surtout la pluie) tombée pendant un intervalle de temps donné. La mesure s'exprime généralement en millimètres (mm). En France la pluviométrie moyenne est comprise entre 600 et 1200 mm par an. Elle dépend fortement de la situation géographique (mer proche, plaine continentale...) et du relief. Il existe des zones où il pleut souvent mais où la pluviométrie annuelle sera relativement faible, et inversement des zones où il pleut rarement mais beaucoup en peu de temps. Il est donc important de connaître la pluviométrie annuelle d'une région mais également la pluviométrie au jour le jour. Comment construire un pluviomètre? 1) Matériel nécessaire : une bouteille d'eau en plastique une règle du scotch résistant à l'eau une éprouvette graduée 2) Ce qu'il faut faire : Couper le haut de la bouteille. Mettre de l'argile au fond de la bouteille. La surface doit être plane. Coller le scotch verticalement sur la bouteille. Dessiner une graduation de hauteur sur le scotch. Pour cela, avec l'éprouvette, mesurer 5mL et verser dans la bouteille. Marquer le niveau sur le scotch et indiquer 1mm. Recommencer l'opération pour graduer de mm en mm. Votre pluviomètre est prêt! Bonnes mesures! 3) Suivi de la pluviométrie Placer le pluviomètre en extérieur, dans un site dégagé, en le bloquant si possible avec des briques ou des pierres. Mesurer la hauteur d'eau chaque matin, la noter dans un carnet, puis vider l'eau et replacer le pluviomètre.
Atelier n 5 : Construire un thermomètre. Un thermomètre est un appareil qui mesure la température dans un milieu. Son fonctionnement est basé sur la dilatation des liquides. Lorsqu'on chauffe un liquide, il prend plus de place, on dit qu'il se dilate. Ainsi, le liquide contenu dans le tube fin monte ou descend en fonction de la température du milieu: Lorsqu'il fait chaud, le liquide se dilate, il prend plus de place, il monte. Lorsqu'il fait froid le liquide prend moins de place, il descend. En France, la température se mesure à l'aide de l'échelle Celsius qui donne les températures en degrés Celsius, mais ce n'est pas le cas partout! Aux Etats- Unis, ils mesurent la température, avec une autre échelle: l'échelle Fahrenheit. Ainsi, 0ºC correspond à 32ºF. Il existe une autre échelle utilisée en sciences: l'échelle absolue, dont l'unité est le Kelvin. Comment construire un thermomètre? une bouteille en verre un bouchon percé avec une paille un ruban de silicone un colorant de l'eau froide un réchaud un bêcher un cristallisoir un thermomètre un bout de papier un stylo du scotch 2) Ce qu'il faut faire. 1. Remplir deux bouteilles en verre avec de l'eau froide. 2. Ajouter quatre gouttes de colorant. 3. Positionner les deux bouteilles dans le cristallisoir et finir de les remplir à ras bord. 4. Placer le bouchon avec la paille sur l'une des deux bouteilles. 5. Coller le ruban de silicone sur le bouchon et sur la bouteille afin de faire un joint. 6. Remplir le cristallisoir de glace et relever la température avec le thermomètre dans la bouteille ouverte (qui n'a pas de bouchon). 7. Attendre que la température atteigne 0ºC. 8. Positionner le bas du bout de papier contre le début de la paille et noter le niveau 0ºC dessus. 9. Sortir les deux bouteilles du cristallisoir et le vider. 10. Faire chauffer de l'eau dans le bécher, lorsqu'elle bout, la verser dans le cristallisoir. Prendre les gants anti chaleur pour toucher le bécher. 11. Positionner les deux bouteilles dans le cristallisoir. 12. Relever la température avec le thermomètre dans la bouteille ouverte et attendre que la température atteigne 50ºC. 13. Positionner le bas du bout de papier contre le début de la paille et noter le niveau 50ºC dessus. 14. A l'aide d'une règle, graduer le carton entre 0ºC et 50ºC. 15. Scotcher le carton contre la paille. Votre thermomètre est fini!