<andre.malengreau at orange.fr>
Copyright © 2015-06-27 Ce livret est mis à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage à l'identique 4.0 International
RésuméLa maquette Terre-Soleil que nous présentons dans cet article permet de présenter différents phénomènes liés aux mouvements de la Terre sur elle même et autour du Soleil.
La maquette permet de montrer
Ma maquette est en bois, car c’est un prototype. Quand on conçoit, on doit parfois modifier certaines pièces (pertes) en cours de fabrication et le bois est moins cher que l’aluminium. De plus, je ne possède pas (encore) de poste de soudure me permettant de souder l’aluminium mais vous pouvez réaliser votre maquette en aluminium. Elle sera plus belle, mais plus coûteuse.
Les dimensions des différentes pièces sont données à titre indicatif. Elles dépendent essentiellement de l’espace disponible pour faire tourner la Terre. La seule chose à respecter est d’utiliser deux roues dentées (pignons de vélo de récupération) ayant le même nombre de dents pour que l’axe de la terre reste toujours dans le même plan.
La réalisation est à la portée du bon bricoleur disposant
Le premier point est de déterminer les dimensions que vous voulez donner à votre maquette en fonction de l’espace dont vous disposez et du fait que votre maquette restera dans un local ou pourra être déplacée sans trop de difficultés. La dimension à choisir est la distance entre le Soleil (au centre de la maquette) et la Terre (au bout du bras tournant) ; elle fixera le cercle d’encombrement de la maquette en mouvement. Il faut compter un peu plus, car l’axe de la Terre n’est pas au bout du bras.
Les dimensions que j’indique (en mm) sont celles de ma maquette. Distance Soleil/Terre : +/- 580 mm.
Bois utilisés : Panneaux en pin de 18. Contreplaqués de 10 et 5.
La maquette est transportable dans une valise en bois fabriquée pour elle.
Le plateau support peut être polygonal ou circulaire (plus difficile, car à découper à la défonceuse, mais plus beau). φ : 640 ; épaisseur : 18 .
Des pieds en matière plastique (avec 3, on a toujours un plan) ou 2 lattes fixées en dessous permettent de le surélever (l’écrou de l’axe du Soleil se trouve sous le plateau).
Un disque de 10 d’épaisseur et de Φ 40 a été découpé dans la planche inférieure (voir plus loin). Il est fixé au centre du plateau. Il est percé d’un trou de Φ 12 ainsi que le plateau. Un morceau de tube PVC d’évacuation placé autour permettra un meilleur glissement de la planche inférieure autour de l’axe. Les 2 trous sur le disque central recevront les tiges de l’axe Soleil pour l’immobiliser.
La planche inférieure est la partie du bras qui glisse sur le plateau support, soit directement, soit sur une plaque facilitant le glissement. Dans ce cas, c’est du Perspex (matière plastique).
La partie inférieure du bras rotatif
Copyright : 2015 André Malengreau Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International. Dessin sans cotes |
Copyright : 2015 André Malengreau Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International. Cotes données à titre indicatif et adaptables à chaque cas |
A gauche, lumière (trou allongé) pour l’axe Terre.A droite, trou d’emboîtement dans l’axe de la figure 1.3
Le trou à droite se place sur le disque central du plateau support (autour du PVC). La lumière à gauche (trou allongé) recevra l’axe de la Terre. Sa forme permettra un léger déplacement de l’axe afin de tendre la chaîne d’entraînement.
Les 2 pièces de bois au centre (entretoises) servent à fixer la planche supérieure et donnent l’écartement entre les 2 planches.
La distance entre les 2 trous doit être ajustée en fonction de la dimension des pignons et de la chaîne d’entraînement.
Le disque B est un pignon de vélo. Le nombre de dents n’a pas d’importance, mais le pignon de la terre doit en avoir autant (ici 19 dents). Comme les 2 pignons ont le même nombre de dents, la chaîne engrène sur la moitié des dents sur chaque pignon. Plus il y a de dents engrenées, plus le mouvement d’entraînement est souple, mais plus la planche est large.
Le disque D est plus grand pour supporter la chaîne en cas de décrochage (au montage). Les disques A et C sont plus petits pour ne pas accrocher la chaîne.
Ici, les Φ sont : B 80, D 104, A et C 63.
Un tube de Φ 12 traverse l’ensemble, les 2 planches et le plateau support. Une tige filetée de Φ 10 fixera le tout avec 2 écrous frein.
L’ensemble A, B, C et D doit être fixé sur le disque placé au départ sur le plateau support (le pignon ne tourne pas, la chaîne s’enroule autour de lui).
Copyright : 2015 André Malengreau Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International. Le disque B est le pignon d’entraînement. |
Copyright : 2015 André Malengreau Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International. Axe de la Terre placé dans le bras rotatif |
Le montage est semblable à celui du Soleil, sauf que l’axe tourne avec le pignon grâce à la rondelle en acier soudée sur le tube, lui-même fixé à la tige filetée par une tige qui le traverse.
La planche supérieure a les mêmes dimensions que la planche inférieure. Elle a la même lumière du côté Terre ; côté Soleil, le trou a le même axe, mais un Φ de 12.
Côté Soleil, une pièce de bois permettra de fixer la glissière supportant la lampe de poche figurant le Soleil.
Côté Terre, une pièce de bois identique supporte un demi-cylindre (Figure 1.11cadre) pour tendre l’élastique qui tire sur l’axe.
La planche sera vissée sur les 2 entretoises après avoir placé les axes et la chaîne.
placer les différentes pièces sur l’axe Terre.
Rem : les roulettes sont faites avec des disques de contreplaqué de 5 d’épaisseur de diamètres différents collés. Lors de l’utilisation, un gros élastique ou un gros joint torique allant d’une roulette à l’autre par le demi-cylindre vert permettra de tendre la chaîne.
Copyright : 2015 André Malengreau Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International. Axe fixe du Soleil et plateau support. |
Copyright : 2015 André Malengreau Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International. Axe de la Terre placé dans le bras rotatif |
Les extrémités des tiges visibles à gauche et à droite du tube solidarisent l’axe fixe du Soleil et le plateau support.
Le support de la Terre se place sur l’axe Terre. Il est bloqué par un écrou papillon qui permet de le décaler pour expliquer la précession des équinoxes.
Il est fait à partir d’un U d’aluminium plié à 113°5 pour former avec la verticale un angle de 23°5.
Le centre de la Terre doit passer par l’axe de rotation du support. Le cercle gris figure l’équateur terrestre, donc aussi céleste.
L’axe qui porte la Terre (en bleu) peut être
soit une tige filetée avec des écrous pour bloquer la Terre à la bonne hauteur.
soit une tige de carbone avec des bouts de tuyau en matière plastique qu’on glisse pour régler la hauteur
Le bras tournant est assemblé et l’élastique qui tend la chaîne est placé.
Le support Terre est placé et bloqué sur l’axe Terre. Le bras est dans la position « équinoxe de printemps » pour l’hémisphère Nord. Le Soleil est de la partie.
Le support Soleil est simplement une planchette qui coulisse dans une autre planchette en U avec une vis de blocage.
La lampe de poche (prévoir des piles de réserve!!, ça consomme) doit être à une hauteur telle, qu’au solstice, la lumière éclaire tout le cercle arctique.
La fixation de la lampe peut se faire simplement en la bloquant dans un trou ou au moyen de pièces métalliques permettant la rotation dans tous les sens pour une plus grande précision (nécessaire avec un pointeur laser).
Sur la photo suivante, on voit le point du laser sur la Terre. Il se déplacera d’un tropique à l’autre avec la rotation de la Terre autour du Soleil
La dernière version est munie d’un globe terrestre à la place d’une sphère peinte en bleu
Le module expliqué dans ce dossier se fixe sur la maquette Terre/Soleil. Il est très simple, mais permet de montrer dans quelles conditions il peut y avoir éclipse de Soleil.
Il est impératif de remplacer la Terre de la maquette Terre/Soleil par une Terre plus petite étant donné l’impossibilité de respecter les rapports dimensions des astres/distances.
C’est une histoire de U. Le support de la Lune est fixé sur un cadre (voir figure 1.19) formé d’un U en aluminium (rigidité et légèreté) plié lui-même en forme de U fixé sur un U en bois qui vient se glisser sous le support de la Terre (grâce à un évidement) et qui est fixé par 2 boulons ou tiges filetées et une plaque métallique percée au même écartement que le U en bois sous le bras rotatif . A la partie supérieure, le cadre est renforcé par 2 équerres.
On pourrait plier le U d’aluminium dans l’autre sens, mais cela n’est pas à la portée du « bricoleur » débutant (n’y voyez aucun sens péjoratif). Le plan médian du cadre en aluminium doit passer par l’axe de la Terre (tracer un repère sur le bras rotatif de la maquette T/S).
Les dimensions du cadre ne sont pas critiques. Il faut cependant que
La hauteur permette d’amener la Lune à hauteur de la Terre lorsque le plan de l’orbite de la Lune coïncide avec le plan de l’écliptique (cale rectangulaire).
La position de la Terre n’est pas modifiable ; elle doit se trouver exactement au-dessus de l’axe de rotation de son support.
Un étrier rectangulaire fixé au centre de la partie centrale supérieure du cadre figure la ligne des nœuds. Il doit pouvoir tourner pour montrer la rotation de la ligne des nœuds. Ses dimensions sont quelconques, mais sa largeur doit correspondre au diamètre du disque en bois que vous pouvez réaliser avec vos scies cloches ; voir paragraphe suivant "Le Disque".
Un disque en bois (réalisé avec une scie cloche) fixé dans l’étrier recevra le bras de rotation de la Lune. On peut modifier son inclinaison au moyen de cales à fabriquer:
Vous pouvez donner un meilleur aspect à votre travail en garnissant le U en aluminium, par exemple avec du bois.Vous pouvez voir un exemple sur la figure ci-dessous.
En cas d’impossibilité de travailler dans un environnement suffisamment sombre, on peut utiliser une simple planchette avec une ouverture de diamètre un peu plus grand que celui de la Terre et qui figurera la limite partie éclairée/partie dans le noir. La planchette est réglable en hauteur et fixée sur une pièce de bois à poser sur le bras tournant.
Si on enlève la Terre, on peut placer sur le support une lampe à faisceau laser qui permettra de montrer, lors de la rotation toupie de l’axe de la Terre l’étoile qui indique le N (actuellement Polaris). Attention, ne pas essayer de montrer que l’axe de la Terre pointe toujours Polaris lors de la rotation autour du Soleil !! Polaris se trouve à +/- 430 a-l ( 1 a-l = +/- 10000 milliards de km) et votre plafond à 3 m du sol.
Je ne peux donner que des indications très vagues pour la fabrication de cet accessoire, car elle dépend de la lampe que vous utiliserez. Personnellement, j’ai troué le culot de la lampe et je l’ai « bidouillé » pour pouvoir y fixer une tige filetée.