Activités autour de l'ombre portée en Technologie Collège Année 2009/2010 Bruno Caillet Collège E.Zola Royan

Pré-requis scientifiques Rotation de la terre : Ensoleillement en fonction des saisons Déclinaison Ombre maison

Rotation de la terre

Ensoleillement en fonction des saisons

Déclinaison

Ombre maison

Pour quelles activités en Technologie ? Par exemple, pour répondre aux problématiques suivantes? Comment réduire les besoins de chauffage dans une habitation? Comment y limiter la chaleur en été? Comment disposer les différentes pièces de la maison? ........ ?

Pour quelles connaissances et capacités? Solutions techniques: Identifier la solution technique retenue pour réaliser une fonction de service. Comparer, sur différents objets techniques, les solutions techniques retenues pour répondre à une même fonction de service. Modifier tout ou partie d’une structure ou d’un assemblage pour satisfaire une fonction de service donnée. Réaliser cette modification à l’aide d’un logiciel. Modélisation du réel (maquette, modèles géométrique et numérique) et représentation en conception assistée par ordinateur: Réaliser la maquette numérique d’un volume élémentaire. Modifier une représentation numérique d’un volume simple avec un logiciel de conception assistée par ordinateur. Économie d’énergie, pertes : Identifier des solutions qui permettent de réduire les pertes énergétiques. Caractériser l’impact environnemental de ces économies. ...................... ........................................

Avec le banc d'essai « Ombre portée »

Réalisation d'un banc d'essai « Ombre portée »

Table Soleil Heures Saisons Orbite Platine de rotation

Réalisation du banc d'essai Eté Printemps Automne Hiver Réalisation du banc d'essai « Ombre portée » La Table Utiliser une table suffisamment grande pour pouvoir y poser et étudier des maquettes assez volumineuses. Les tables de cours actuelles de 2m x 1m avec des pieds de 40mm sont parfaites. L'Orbite Elle doit être suffisamment souple pour pouvoir être cintrée à un diamètre de 1m, et, à la fois rigide pour supporter le poids du spot (Soleil). Sa longueur est de 2 à 3m. Un profilé rectangulaire en PVC de 50mm x 10mm convient bien. Le Soleil Cette source de lumière doit posséder un système de fixation rapide pour pouvoir changer l'heure, et doit éclairer suffisamment pour produire une ombre exploitable. Un spot léger équipé d'une pince de fixation convient (attention à ce qu'il ne soit pas trop lourd !) La platine de rotation. Prévoir assez solide ! Plaques de PVC 10mm et colliers pour fixation à la table en fonction du diamètre des pieds.

Réglage du banc d'essai « Ombre portée » Les Saisons Eté 68° Printemps Automne 45° Hiver 22° Réglage du banc d'essai « Ombre portée » Les Saisons Les saisons sont obtenues en modifiant l'angle que fait l'orbite (support de la source lumineuse), avec l'horizon (ici le plan de la table). Cet angle est égal à : 90° - la latitude (du point d'observation) + déclinaison (à la date d'observation) Exemple pour Royan : La latitude est d' environ 45°, la déclinaison en 2010 : le 21 Mars et Septembre est égale à zéro. le 21 Juin est égale à 23° Nord (+23) le 21 décembre est égale à 23° Sud (-23) Ce qui nous donne approximativement : au solstice d'hiver : 90° – 45° - 23°= 22° au solstice d'été : 90° – 45° + 23°= 68° au printemps et à l'automne : 90° – 45° +0°= 45°

Position printemps automne Réglage du banc d'essai « Ombre portée » Les Heures Repérer la position des 12 heures (point au sommet de la courbe de l'orbite). En positionnant l'orbite sur les positions, hiver, printemps, automne et été, vous pouvez repérer les heures de lever et coucher du soleil à ces époques-là. Repérer les autres heures par division des secteurs restants. 12 h 6 h 18 h 8 h 16 h 4 h 20 h 10 h 14 h Position été Position printemps automne Position hiver Soleil Orbite Table

Position printemps automne Réglage du banc d'essai « Ombre portée » Les points cardinaux Positionner l'orbite sur la saison printemps automne. C'est uniquement à ces dates-là que le soleil se lève à l'est et se couche à l'ouest. Vous en déduisez facilement la position des points cardinaux. Repérer sur la table l'axe Est – Ouest , ce sera important pour l'étude à venir des maquettes. 12 h 6 h 18 h 8 h 16 h 4 h 20 h 10 h 14 h Position printemps automne Soleil Orbite Table

Utilisation du banc d'essai « Ombre portée » Essai avec maquette Positionner la façade Sud de la maquette à étudier le long de l'axe Est – Ouest. Il ne reste plus qu'à découvrir l'influence de la saison et des heures sur celle-ci. Position printemps automne Soleil Table 12 h 10 h 14 h Orbite 8 h 16 h 6 h 18 h 4 h 20 h

Utilisation du banc d'essai « Ombre portée » Essai avec maquette Positionner la façade Sud de la maquette à étudier le long de l'axe Est – Ouest. Il ne reste plus qu'à découvrir l'influence de la saison et des heures sur celle-ci. Est Ouest

Utilisation du banc d'essai « Ombre portée » Les limites de son utilisation : Après test du banc d'essai, nous constatons qu'il est plus précis lors : - de l'étude de l'ensoleillement des façades. - de l'influence des ouvertures et des différentes solutions techniques sur l'ensoleillement d'une pièce. Nous constatons aussi qu'il n'est pas adapté pour : - Des maquettes de maisons complètes. - Des maquettes trop grandes. Ne pas faire plus grand qu'à l'échelle 1/20ème

Avec le logiciel « sketchup » Exemple : « maquette chambre 4x3 » dans le logiciel sketchup