Ma boussole dâexplorateur

Illustration S. Yao EPFL SPS 2020
Ne perds plus le Nord ! Trouve ton chemin durant tes explorations en pleine nature, oĂč que tu sois, grĂące Ă une boussole qui fonctionne avec trĂšs peu de matĂ©riel ! Viens dĂ©couvrir comment la construire et comprendre comment elle fonctionne.
Matériel
Pour construire ta boussole dâexplorateur, il te faudra :
- Un bouchon en liĂšge
- Un couteau (demande Ă tes parents)
- Un aimant (p.ex. un de ceux collés sur la porte du frigo !)
- Une aiguille
- Un rĂ©cipient de diamĂštre assez large (saladier, assiette creuse), rempli dâeau
Réalisation
- Coupe avec le couteau une tranche de bouchon dâenviron 1cm de large (demande de lâaide Ă tes parents si tu ne te sens pas sĂ»r !)
- Sur lâune des faces rondes de cette tranche de bouchon, fais une petite entaille avec le couteau pour y coincer lâaiguille
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- Frotte le bout de lâaiguille contre lâaimant pendant un petit moment, puis place lâaiguille bien au milieu dans lâentaille du bouchon
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- Place le tout sur la surface de lâeau. Attention, il ne faut pas que lâaiguille touche lâeau !
Maintenant, observe ce quâil se passe !
Alors, que remarques-tu ? Sais-tu pourquoi lâaiguille se comporte comme cela ?
Vérifie ton raisonnement avec les explications ci-dessous :
Pour comprendre ce phĂ©nomĂšne il faut tout dâabord comprendre ce quâest le magnĂ©tisme. Sais-tu comment fonctionne un aimant ? As-tu dĂ©jĂ remarquĂ© quâen mettant deux aimants cĂŽte Ă cĂŽte, soit ils se repoussent soit ils sâattirent ? Cela vient du phĂ©nomĂšne physique appelĂ© la force magnĂ©tique.
Un aimant est constituĂ© de deux pĂŽles : un pĂŽle sud et un pĂŽle nord. Entre ces pĂŽles se crĂ©e un champ magnĂ©tique quâon a lâhabitude de reprĂ©senter par des lignes invisibles qui vont du pĂŽle nord vers le pĂŽle sud.
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Lorsquâon approche le pĂŽle sud dâun aimant vers le pĂŽle sud dâun autre aimant, la force magnĂ©tique va repousser les deux aimants. De mĂȘme si on approche les cĂŽtĂ©s nord des deux aimants. En effet, les lignes de champs ne voudront pas se mĂ©langer et la force magnĂ©tique sera donc rĂ©pulsive.
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Si, au contraire, on rapproche le cĂŽtĂ© nord dâun aimant vers le cĂŽtĂ© sud dâun autre aimant, alors leurs lignes de champ magnĂ©tique vont se joindre, car le pĂŽle nord de lâun voudra aller vers le pĂŽle sud de lâautre. La force magnĂ©tique sera alors attractive et les deux aimants vont sâattirer jusquâĂ finir par se coller lâun Ă lâautre.
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Tu peux en faire lâexpĂ©rience avec ton aiguille et ton aimant. Une fois que lâaiguille est magnĂ©tisĂ©e (aprĂšs lâavoir frottĂ©e sur lâaimant), elle se comporte comme un aimant Ă son tour et tu te rendras compte que tu peux dĂ©placer lâaiguille en approchant lâaimant dâelle, sans la toucher, grĂące Ă la force magnĂ©tique.
Notre Terre fonctionne comme un immense aimant oĂč chacun de ses pĂŽles gĂ©ographiques (ceux quâon utilise sur une carte par exemple) correspond, plus ou moins, Ă un pĂŽle magnĂ©tique de cet aimant : le pĂŽle sud gĂ©ographique correspond au pĂŽle nord magnĂ©tique de lâaimant et le pĂŽle nord gĂ©ographique correspond au pĂŽle sud magnĂ©tique de lâaimant. Les pĂŽles magnĂ©tiques de la Terre peuvent sâinverser, et cela sâest dĂ©jĂ passĂ© plusieurs fois dans lâhistoire de la Terre, mais cela arrive rarement, la derniĂšre fois câĂ©tait il y a 780 000 ans !
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Comme un aimant, notre Terre possĂšde donc un champ magnĂ©tique. Il sâagit dâune sorte de bouclier invisible qui entoure la Terre en formant des arceaux (lignes de champ magnĂ©tique) qui partent dâun pĂŽle pour arriver Ă lâautre. Ce bouclier nous protĂšge de beaucoup de phĂ©nomĂšnes, notamment des particules trĂšs Ă©nergĂ©tiques dont le Soleil nous bombarde quotidiennement.
Maintenant que nous savons cela, intĂ©ressons-nous Ă lâaiguille. Lâaiguille est faite dâun mĂ©tal qui a comme propriĂ©tĂ© dâĂȘtre magnĂ©tisable : lorsque tu frottes lâaiguille contre lâaimant, tu la magnĂ©tises. Cela veut dire que lâaiguille est faiblement aimantĂ©e (mais pas assez pour tenir sur ton frigo !) et possĂšde Ă son tour un pĂŽle nord et un pĂŽle sud. Elle va donc vouloir sâaligner avec les pĂŽles magnĂ©tiques terrestres, selon les forces magnĂ©tiques que lâon vient de voir : son pĂŽle sud sera attirĂ© par le pĂŽle magnĂ©tique terrestre nord, et vice-versa. Elle suivra donc les lignes du champ magnĂ©tique terrestre et te donnera ainsi la direction du nord et du sud ! Tu ne pourras par contre pas dĂ©terminer quelle partie de lâaiguille montre le nord ou le sud, mais cela te donne dĂ©jĂ la direction Nord-Sud, ce qui est une prĂ©cieuse information !
Notre aiguille peut faire ce mouvement grĂące au dispositif mis en place : dâune part le bouchon, qui lui permet de flotter et qui est lĂ©ger, donc facile Ă bouger, et dâautre part lâeau qui lui permet de pivoter librement sur elle-mĂȘme. Elle a donc tout le loisir de pointer vers le nord et le sud !
En rĂ©alitĂ©, une vraie boussole fonctionne exactement de cette façon, avec une sorte dâaiguille aimantĂ©e, qui pivote sur un axe qui la laisse libre de tourner facilement. Lâaiguille de la boussole est par contre aimantĂ©e de façon Ă ce quâelle soit toujours attirĂ©e par le pĂŽle magnĂ©tique sud de la Terre (= pĂŽle gĂ©ographique nord). On sait alors quâelle va ainsi toujours montrer le pĂŽle nord gĂ©ographique. Elle est donc plus sĂ»re, mais elle coĂ»te plus cher !
Penses-y la prochaine fois que tu te promĂšneras en forĂȘt ! EmmĂšne une aiguille, ton bouchon (tu pourrais te servir dâune feuille dâarbre aussi comme support) et un petit aimant dans ta poche ! Tu pourras retrouver ton chemin dans une flaque dâeau !