Vocabulaire Saisons Course apparente du Soleil Lumière Ombre Miroir Héliostat Activité géographie








télécharger 27.83 Kb.
titreVocabulaire Saisons Course apparente du Soleil Lumière Ombre Miroir Héliostat Activité géographie
date de publication31.12.2016
taille27.83 Kb.
typeCours
m.21-bal.com > documents > Cours

Guide pédagogique (EPI)

logoedumedia





Les miroirs de Rjukan

Des miroirs géants pour éclairer un village.


capture d’écran 2015-12-08 à 10capture d’écran 2015-12-08 à 11capture d’écran 2015-12-08 à 11

capture d’écran 2015-12-08 à 11capture d’écran 2015-12-08 à 12capture d’écran 2015-12-08 à 12

Physique-

Chimie

Technologie

Sciences de la vie et de la Terre

Mathématiques

Histoire

Géographie

Arts plastiques

Musique



Objectifs de connaissances et de compétences


L'élève doit être capable de :

  • Se repérer sur une carte. Manipuler les longitudes.

  • Expliquer le phénomène des saisons.

  • Faire un schéma à l’échelle.

  • Reformuler un problème, émettre des hypothèses et argumenter

  • Calculer un angle.



Vocabulaire



Saisons - Course apparente du Soleil - Lumière - Ombre - Miroir - Héliostat


Activité géographie

Introduction :


La ville de Rjukan, en Norvège, a installé des miroirs pour réfléchir la lumière du Soleil. Elle est située au fond d’une vallée. Les montagnes environnantes masquent son horizon et privent ses habitants de la lumière directe du Soleil plusieurs mois par an.

trois miroirs géants de 17 m2 chacun se dressent au nord de rjukan (norvège). pilotés par ordinateur, ils suivront en permanence la trajectoire du soleil pour en refléter les rayons vers la place du marché.

(MEEK, TORE / NTB SCANPIX / AFP)

Merci de signaler si ces liens sont brisés.

Où est Rjukan ?


Réviser les notions de longitudes et de latitudes.

capture d’écran 2015-12-08 à 12capture d’écran 2015-12-08 à 12

Utiliser un atlas ou Google Earth pour repérer la Norvège puis Rjukan sur une carte

Comment se nomme cette région de l’Europe ? Quelles sont ses particularités du point de vue climatique ? Pourquoi les hommes se sont installés dans cette vallée ?

Google Earth permet de saisir la géographie particulière de la place :

Rjukan est située au fond d’une vallée selon un axe Est-Ouest, latitude 60°N. Rappeler que l’axe Est-Ouest est justement celui que suit le Soleil vu de la Terre.

http://www.politis.fr/local/cache-vignettes/l372xh401/rose-des-vents-404ec.gif

Le mode 3D et Street View permettent notamment de révéler l’encaissement de la ville.




Rjukan

Les saisons


Quelle est la cause des saisons sur Terre ? L’inclinaison de l’axe de rotation.



Visualiser l’influence de la latitude d’un lieu sur la durée du jour en fonction de l’année :

capture d’écran 2015-12-08 à 12capture d’écran 2015-12-08 à 10

Demander à la classe d’expliquer pourquoi Rjukan se retrouve dans l’ombre (pas la nuit) plusieurs mois par an ? Demander pourquoi ce n’est pas le cas pour une vallée qui n’est pas orientée Est-Ouest.

Astuce : Il existe des webcams à Rjukan qui diffusent sur internet en direct. Dépendamment de l’heure/date de votre cours, il est possible de constater en direct qu’il fait encore/déjà nuit à Rjukan (même fuseau horaire que la France).

Activité science

La course apparente du Soleil


La Terre tourne autour du Soleil, mais dans notre référentiel terrestre, c’est le Soleil qui tourne autour de nous.

L’animation eduMedia « course apparente du Soleil » apporte la réponse :


N

S


Comment les habitants de Rjukan voient-ils le Soleil ?

Le Soleil décrit une trajectoire quasiment circulaire d’Est en Ouest inclinée vers le sud (dans l’hémisphère nord comme c’est le cas pour la Norvège).

Sa trajectoire est plus haute dans le ciel en été et plus basse en hiver. Noter que lorsque le Soleil est bas (matin, soir, hiver), la zone d’ombre est étendue.

Comprendre que la latitude d’un lieu conditionne aussi la durée du jour au cours de l’année en ce lieu.

capture d’écran 2015-12-08 à 12

Il est possible d’utiliser le logiciel stellarium pour visionner en temps réel (ou en accéléré) la course apparente du Soleil à une latitude précise.

La zone d’ombre


Pourquoi arrive-t-il que le Soleil ne soit plus du tout visible depuis Rjukan, même quand il fait jour ? Faire un schéma. Utiliser la propriété de la propagation rectiligne de la lumière. Faire un schéma indiquant le Nord et le Sud.

La trajectoire Est-Ouest du Soleil est « parallèle » à l’axe Est-Ouest de la vallée de Rjukan. Les habitants ne voient le Soleil au dessus du versant sud que si son élévation est supérieure à un angle limite  qui dépend de la hauteur de la montagne côté sud. L’idée de réfléchir la lumière du soleil par des miroirs est donc pertinente. Il faut savoir qu’avant cette installation, la seule possibilité pour les habitants de profiter du Soleil était un téléphérique. Il est conseillé de faire réaliser un dessin par les élèves.

rjukan10001

Identifier sur le dessin la zone ensoleillée et la zone d’ombre.

Le miroir plan


Pré-requis : Réflexion de la lumière par un miroir plan (voir les animations eduMedia sur ce thème).

capture d’écran 2015-12-08 à 18capture d’écran 2015-12-08 à 18

Question : Où doit-on placer le miroir ?

Réponse : Sur le sommet nord.


N

S
http://www.greendiary.com/wp-content/uploads/2012/07/bondo-sunlight-mirror_18.jpg

Question : Peut-on poser des miroirs fixes ?

Réponse : Non ! Il faut un asservissement (le Soleil bouge, le village est fixe !).

Questions : Quel mouvement doit on imposer au miroir ?

Réponse : Le miroir doit suivre le Soleil selon un mouvement d’est en ouest avec un ajustement vertical pour suivre l’élévation du Soleil. Le mot « héliostat » est justement utilisé pour signifier que les miroirs suivent la trajectoire du Soleil.

Questions : Peut-on envisager une solution similaire pour un village au fond d’une vallée qui n’est pas orientée Est-Ouest ?

Réponse : C’est complexe voire inutile. La ville italienne de Viganella a fait ce même choix. Elle se trouve elle aussi au fond d’une vallée orientée Est-Ouest.

Question : Le miroir est-il utile toute la journée et tous les jours ?

Réponse : Il n’est utile que pour une élévation comprise entre min et . Noter que même en été, l’élévation est faible le matin et le soir et que les miroirs pourraient être utilisés à ce moment.



L’énergie solaire :


Le projet de Rjukan utilise l’énergie du Soleil pour éclairer. Demander à la classe d’imaginer un dispositif à base d’héliostats pour générer de la chaleur :

Le four solaire d’Odeillo (France)



SCANPIXCrédit image : Toony – licence CC BY-SA 3.0

La centrale électrique solaire de Thémis (France) ou Solar Tres (Espagne).

Pourquoi parle-t-on d’énergie renouvelable ?

Noter que Rjukan fut construite pour une autre source d’énergie renouvelable (centrale hydro-électrique en 1911)

Activité mathématique


Cette partie a pour objectif de déterminer la valeur de l’angle limite  (angle limite en dessous duquel le Soleil ne sera pas visible depuis Rjukan. Voir partie « sciences »)

Un profil d’élévation dans Google Earth permet d’afficher la forme de la vallée ci-dessous.

En première approximation, le profil d’élévation indique un dénivelé de 800 m pour une vallée de 3 km de large.



Voici un tutoriel pour faire un profil d’élévation dans Google Earth : https://support.google.com/earth/answer/181393?hl=fr



Mesure de l’angle


Définir l’élévation du Soleil au-dessus de l’horizon? (Attention : Ne jamais regarder le Soleil en face)

Cet angle est mesuré à midi (quand le Soleil est au plus haut dans le ciel). Il dépend de la latitude du lieu d’observation et de la saison.

Ci-contre l’élévation à Paris (45°N)

Source illustration inconnue

Faire un schéma simplifié de la vallée sous forme de segments.

rjukan0001

Niveau primaire : Utiliser un rapporteur

Niveau secondaire : On mesure une pente approximative de 800/1500 (environ 50%) soit 28°.

Le village se retrouve donc dans l’ombre dès que l’élévation maximale du Soleil (à midi) passe sous =28°

Le logiciel Stellarium (http://www.stellarium.org) est une aide précieuse pour simuler avec précision cette course apparente en fonction de la date et de la latitude (60°N). On peut ainsi affirmer que Rjukan est dans l’ombre tout le temps entre octobre et mars !

Lien vers d'autres ressources



Merci de signaler si certains liens sont brisés.
Course du Soleil, élévation su Soleil et autres données mesurées en tout point du globe : http://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php?lang=fr
Fiches 17, 18 et 19 de « Fiches de connaissances » du CNDP (2002) : http://www2.cndp.fr/archivage/valid/38285/38285-5692-5495.pdf
Autres projets possibles (merci de nous indiquer des liens utiles) :

  • Économie et écologie : Le coût du projet dépasse les 600.000 € (pour 3500 habitants). Commenter.

  • Technologie : Il faut asservir les miroirs et donc disposer d’une alimentation électrique. Noter les panneaux photovoltaïques sur la photo du début. Qu’est-ce qu’un asservissement et une rétroaction ?

  • Santé : La vitamine D est synthétisée par notre organisme grâce à l’action des rayonnements UVB du Soleil.




Les miroirs de Rjukan Page

similaire:

Vocabulaire Saisons Course apparente du Soleil Lumière Ombre Miroir Héliostat Activité géographie iconCette séquence de 7 séances est destinée à préparer les élèves à...
«ombre et lumière» à la cité des sciences. Elle constitue également une première approche de l‘astronomie (étude des mouvements apparents...

Vocabulaire Saisons Course apparente du Soleil Lumière Ombre Miroir Héliostat Activité géographie iconFiche technique d’activité
«Jeu du miroir» : un enfant guide un autre copain ayant un miroir. Celui-ci le pose sur son nez et observe la nature au travers du...

Vocabulaire Saisons Course apparente du Soleil Lumière Ombre Miroir Héliostat Activité géographie iconJe t'adore, Soleil ! ô toi dont la lumière

Vocabulaire Saisons Course apparente du Soleil Lumière Ombre Miroir Héliostat Activité géographie iconCompte rendu du conseil d’école du 3
...

Vocabulaire Saisons Course apparente du Soleil Lumière Ombre Miroir Héliostat Activité géographie iconActivité expérimentale n°1 du chapitre III : Diffraction en lumière monochromatique
«courbe de tendance» du logiciel Excel est satisfaisante si le coefficient de détermination R2 est supérieur ou égal à 0,98

Vocabulaire Saisons Course apparente du Soleil Lumière Ombre Miroir Héliostat Activité géographie iconLes physiciens contemporains et l’existence de Dieu (partie 1 de...
La quantité d’énergie produite par le soleil est telle que la masse du soleil diminue de 4,3 milliards de kilos à la seconde. Et...

Vocabulaire Saisons Course apparente du Soleil Lumière Ombre Miroir Héliostat Activité géographie iconDifficultés provenant des liens avec le vocabulaire courant
«jumelle», pour d’autres elle est «colorée3» et/ou «détaillée». Ces types de production proviennent d’aspects liés à l’imaginaire...

Vocabulaire Saisons Course apparente du Soleil Lumière Ombre Miroir Héliostat Activité géographie iconDonnées techniques
«sans soleil». Conclure si cette autonomie est suffisante pour pallier une longue période sans soleil

Vocabulaire Saisons Course apparente du Soleil Lumière Ombre Miroir Héliostat Activité géographie iconLes saisons de Petit Ours Brun

Vocabulaire Saisons Course apparente du Soleil Lumière Ombre Miroir Héliostat Activité géographie iconCommuniqué de presse Les perspectives de l’année 2016 Tout tourne autour des 24 heures de soleil
«24 heures de soleil». IL s’agira alors de produire, stocker, distribuer et consommer cette énergie renouvelable de façon intelligente...








Tous droits réservés. Copyright © 2016
contacts
m.21-bal.com