Un cadran solaire est un appareil qui utilise la position du soleil pour déterminer l'heure. La baguette verticale, appelée le gnomon, est positionnée pour projeter une ombre sur le cadran solaire pré-marqué. Au fur et à mesure que le soleil se déplace dans le ciel, son ombre se déplace également. Ce concept peut être facilement démontré dans votre jardin avec un cadran solaire très simple fait d'un bâton et d'une poignée de cailloux. Il existe également de nombreux autres projets faciles que les enfants peuvent réaliser pour apprendre les concepts. Pour quelque chose d'un peu plus avancé, vous pouvez créer un cadran solaire permanent dans votre jardin ou votre arrière-cour. Avec un peu de mesure et de travail de menuiserie, cette montre vous indiquera l'heure avec une grande précision.
Étape
Méthode 1 sur 3: Utiliser des bâtons et des pierres
Étape 1. Rassemblez l'équipement
Ce cadran solaire très basique est un excellent moyen d'expliquer ce concept avec un peu de planification. Tout ce dont vous avez besoin pour les fabriquer, ce sont des objets simples trouvés dans la cour. Ces outils sont un bâton droit (d'environ un demi-mètre de long), quelques grains de cailloux et une montre ou un téléphone portable pour lire l'heure.
Étape 2. Trouvez un endroit ensoleillé pour attacher le bâton
Recherchez un endroit bien exposé au soleil tout au long de la journée. Trempez une extrémité du bâton dans l'herbe ou le sol. Si vous habitez dans l'hémisphère nord, inclinez légèrement le bâton vers le nord. Si vous habitez dans l'hémisphère sud, inclinez légèrement le bâton vers le sud.
- Si vous ne trouvez pas de zones d'herbe tendre, improvisez.
- Remplissez un petit seau de sable ou de gravier et plantez un bâton au milieu.
Étape 3. Commencez à 7h00
Si vous souhaitez terminer votre cadran solaire en une journée, commencez le matin après le lever du soleil. Observez les bâtons à 7h00. Quand le soleil brille dessus, le bâton projette une ombre. Utilisez l'un des cailloux pour marquer où l'ombre tombe sur le sol.
Étape 4. Réexaminez le bâton toutes les heures
Réglez une alarme ou gardez un œil sur votre montre pour pouvoir mettre à jour votre cadran toutes les heures. Observez à nouveau à 8h00 et utilisez un autre caillou pour marquer l'endroit où l'ombre du bâton est tombée sur le sol. Faites la même chose à 9h00, 10h00, et ainsi de suite.
- Si vous voulez un haut degré de précision, utilisez de la craie pour marquer chaque caillou au moment exact où vous le placez sur le sol.
- L'ombre se déplacera dans le sens des aiguilles d'une montre.
Étape 5. Continuez ce processus jusqu'au soir
Revenez toutes les heures et marquez avec du gravier au sol. Faites-le jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de soleil pendant la journée. Votre cadran solaire se terminera en fin de journée. Tant que le soleil brille, vous pouvez utiliser cet appareil simple pour savoir quelle heure il est.
Méthode 2 sur 3: Utiliser des assiettes en papier et des pailles
Étape 1. Rassemblez l'équipement
Ce cadran solaire facile est un excellent projet pour les enfants par une chaude journée d'été. Les outils nécessaires sont très simples - vous les avez probablement déjà tous à la maison. Ces articles sont des crayons / marqueurs, des assiettes en papier, des crayons pointus, des punaises, des règles et des pailles en plastique droites.
Commencez à préparer les assiettes en carton vers 23h30 par une journée ensoleillée et sans nuages
Étape 2. Écrivez le chiffre 12 sur le bord de l'assiette
Utilisez des crayons ou des marqueurs pour cela. Prenez un crayon pointu et collez-le au centre de l'assiette en carton. Retirez le crayon pour obtenir un trou au milieu.
Étape 3. Utilisez une règle pour tracer des lignes droites
Dessinez à partir du numéro 12 jusqu'au trou que vous avez fait au centre de la plaque. Ce nombre représente 12 heures.
Étape 4. Utilisez une boussole pour déterminer le pôle céleste le plus proche
La paille, ou votre gnomon, doit pointer vers le pôle céleste le plus proche, qui est parallèle à l'axe de la terre. C'est le pôle Nord pour ceux qui vivent dans l'hémisphère nord. Si vous habitez dans l'hémisphère sud, c'est le pôle sud.
Étape 5. Sortez l'assiette juste avant midi
Placez-le dans le sol dans une zone qui sera exposée au plein soleil tout au long de la journée. Collez la paille dans le trou au centre de l'assiette.
Étape 6. Appuyez légèrement sur la paille
Faites cela de manière à ce que la paille soit inclinée vers le pôle céleste le plus proche.
Étape 7. Retournez la plaque exactement pendant la journée
Faites-le pivoter pour que l'ombre de la paille soit parallèle à la ligne que vous avez tracée. Étant donné que vous ne mesurez que les heures de clarté, la plaque ressemblera à une horloge affichant seulement 12 heures.
Étape 8. Placez la plaque sur le sol
Collez quelques punaises à travers la plaque pour les empêcher de bouger.
Étape 9. Regardez à nouveau la plaque une heure plus tard
A 13h, regardez à nouveau l'assiette et vérifiez la position de l'ombre de la paille. Écrivez le chiffre 1 sur le bord de l'assiette où tombe l'ombre.
Étape 10. Réglez une alarme et revenez toutes les heures
Continuez à marquer la position de l'ombre tombant sur le bord de la plaque. Vous remarquerez que l'ombre se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre.
Étape 11. Discutez avec votre enfant de l'ombre
Demandez-leur pourquoi ils pensent que l'ombre bouge. Expliquez ce qui se passe lorsque l'ombre se déplace autour du cadran solaire.
Étape 12. Répétez ce processus jusqu'au soir
Continuez à marquer les plaques toutes les heures jusqu'à la fin de votre journée. À ce stade, le cadran solaire sera complet.
Étape 13. Vérifiez la plaque le lendemain
Demandez à votre enfant de regarder l'assiette le jour ensoleillé suivant et de vous indiquer l'heure en fonction de la position des ombres. Cet appareil simple peut être utilisé pour déterminer l'heure d'une journée ensoleillée.
Méthode 3 sur 3: Faire un cadran solaire avancé
Étape 1. Découpez un cercle de 50 cm de diamètre dans du contreplaqué de 2 cm d'épaisseur
Ce cercle sera le visage du cadran solaire. Enduire les deux côtés du cercle en bois avec un apprêt. Au fur et à mesure que l'apprêt sèche, réfléchissez à ce que vous voulez que le cadran solaire ressemble. Vous devez choisir un style de nombre, tel que des chiffres romains, des chiffres standard, etc.
- Choisissez la couleur que vous souhaitez utiliser et, si vous le souhaitez, une image ou une illustration à attacher au cadran de la montre.
- Esquissez plusieurs conceptions différentes jusqu'à ce que vous choisissiez une conception finale.
Étape 2. Dessinez votre conception finale sur un grand morceau de cercle de papier
Vous utiliserez ce motif comme pochoir pour transférer le motif sur le cercle en bois. Alors, dessinez à l'échelle. Vous devez maintenant entrer les chiffres dans la conception, ce qui nécessite un peu de mesure précise. Utilisez une ligne droite et un rapporteur pour ce faire.
- Commencez par le chiffre 12 tout en haut, comme le cadran d'une horloge.
- Mesurez l'emplacement du centre du cercle, puis utilisez une règle pour tracer une ligne droite du numéro 12 au centre du cercle.
Étape 3. Utilisez un rapporteur pour mesurer exactement 15 degrés vers la droite
Marquez le numéro 1 là-bas. Utilisez une règle pour tracer une autre ligne d'horloge. Continuez à marquer les chiffres à exactement 15 degrés d'intervalle. Déplacez-vous dans le sens des aiguilles d'une montre et utilisez le rapporteur pour continuer à marquer les chiffres. Continuez jusqu'à ce que vous atteigniez 12. Ce sera directement en face des 12. Ces deux nombres représentent le jour et la nuit.
- Ensuite, recommencez avec 1 jusqu'à ce que vous reveniez aux 12 premiers tout en haut. Ces numéros sont maintenant marqués avec précision sur papier.
- Les 24 heures complètes sont représentées pour le plus grand degré de précision. Au fur et à mesure que les saisons changent, la position de la Terre change aussi. En été, les journées sont plus longues. En hiver, les journées sont plus courtes.
- Il y a des jours en été où la lumière du jour dure plus de 12 heures.
Étape 4. Peignez votre dessin sur le cercle en bois
Utilisez votre papier comme un pochoir pour que les chiffres et les lignes horaires correspondent exactement à ce que vous avez mesuré. Utilisez un marqueur à peinture pour placer les chiffres sur le bois car cela impliquera un travail de détail minutieux. Les marqueurs à peinture sont meilleurs que les marqueurs permanents car ils sont plus résistants aux éléments.
Étape 5. Créez un gnomon
Le gnomon est la partie du cadran solaire qui projettera une ombre. Utilisez un tuyau fileté, et vous devrez le mesurer d'environ 5 ou 7,5 cm de long. Le diamètre est de 1,25 cm. Assurez-vous que le diamètre du gnomon est légèrement plus large que le tuyau lui-même. Faites les extrémités coniques.
- La longueur du tuyau et la pointe du gnomon ne doivent pas dépasser 7,5 cm.
- Peignez le gnomon de la couleur que vous voulez. Cela l'empêchera de rouiller.
Étape 6. Préparez les poteaux de montage du cadran solaire
La face du cadran solaire, à savoir le cercle en bois, sera installée sur ce poteau. Vous aurez besoin d'une borne en planches de bois 4x4x8 qui a été installée à l'extérieur. Ces bornes doivent être parfaitement droites et ne pas présenter de grandes fissures. Pour une installation correcte, le haut de la borne doit être coupé à angle droit.
- Pour obtenir cet angle, soustrayez 90 degrés de votre latitude actuelle.
- Par exemple, si vous êtes à la latitude 40 N, tracez un angle de 50 degrés sur une planche de bois 4x4.
Étape 7. Coupez les coins des poteaux
Tracez une ligne dans le coin droit à l'aide d'une règle de menuisier. Tracez cette ligne à 15 cm du haut du poteau. Cette ligne est le côté inférieur du coin. Utilisez un rapporteur pour le mesurer, puis coupez l'angle avec une scie.
- Mesurez ensuite le centre du cadran solaire et percez un trou à cet endroit.
- Testez le montage du poteau sur le cadran solaire avec des vis de 2 mm, juste pour vous assurer que tout est bien en place.
Étape 8. Creusez des trous pour les poteaux
Trouvez un endroit ensoleillé pour votre cadran solaire et creusez un trou pour installer la borne. Assurez-vous de ne pas interférer avec les câbles ou les lignes souterraines. Insérez la borne dans le trou. Testez-le pour vous assurer qu'il est à 1,5 mètre du sol lorsque vous vous tenez debout. Utilisez une boussole pour vous assurer que l'angle que vous coupez sur le poteau est orienté vers le nord. Utilisez un niveau pour vous assurer qu'il est en position verticale.
- Fixez définitivement la borne en versant du ciment sur le fond.
- Laisser passer quelques jours avant de fixer le cadran solaire pour permettre au ciment de sécher complètement.
Étape 9. Fixez le cadran solaire au poteau
Utilisez des vis de 2 mm de diamètre et 5 cm de long pour fixer le visage. Serrez suffisamment les vis pour qu'elles maintiennent le visage en place, mais vous pouvez toujours facilement retourner le visage. Placez la bride juste au-dessus de la face du cadran solaire.
- Vous devriez pouvoir voir la vis dans le trou central de la bride.
- Utilisez votre main droite pour attacher le tuyau gnomon à la bride, que vous devez tenir dans votre main gauche.
Étape 10. Faites pivoter le cadran solaire de manière à ce que les lignes de 6h00 et 18h00 soient horizontales
Ajustez ensuite le gnomon de sorte que la même ligne semble aller directement au centre. Assurez-vous que la ligne à midi semble également passer par le gnomon.
Étape 11. Réglez l'heure et installez gnomon
Vous devez régler l'heure pendant l'heure d'été pour une lecture précise. Tenez la bride avec votre main gauche. Utilisez votre main droite pour faire pivoter le cadran solaire. Vérifiez l'heure actuelle. Continuez à tourner le visage jusqu'à ce que l'ombre du gnomon indique la même heure que le cadran solaire. Utilisez un crayon pour marquer l'emplacement des quatre vis de bride, puis retirez la bride.
- Serrez maintenant les vis. Ne déplacez pas le cadran solaire pendant que vous faites cela.
- Percez des trous pour les quatre vis puis serrez la bride sur le cadran solaire.
- Enfin, installez gnomon à sa place.
