Oriente-toi avec un magnétomètre !
Trouver la direction du nord en utilisant un magnétomètre
Nivel :
Collège
Autor:
FizziQ
Le champ magnétique terrestre est un phénomène invisible mais essentiel, utilisé en navigation, en géophysique et dans de nombreuses applications scientifiques et technologiques. Grâce au magnétomètre d’un smartphone, cette expérience permet aux élèves de trouver le nord magnétique de manière expérimentale et de comprendre comment les boussoles fonctionnent.
Cette manipulation les amène à observer comment les capteurs numériques mesurent un phénomène physique, à analyser les composantes d’un champ vectoriel, et à relier leurs résultats à une application concrète : l’orientation sur Terre.
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Notions abordées :
✔ Champ magnétique terrestre : Comprendre qu’il possède une direction et une intensité qui varient selon la position.
✔ Composantes horizontale et verticale du champ magnétique : Différencier leur rôle et leur influence sur la mesure du nord magnétique.
✔ Nord magnétique vs. nord géographique : Découvrir pourquoi ils ne sont pas exactement au même endroit.
✔ Utilisation d’un capteur numérique : Expérimenter comment un magnétomètre fonctionne et interpréter ses données.
Déroulement de la manipulation :
Activer l’instrument de mesure
Ouvrir FizziQ et sélectionner l’instrument Magnétomètre.
Activer la mesure du champ magnétique Y (composante horizontale).
Observer les variations du champ magnétique
Faire pivoter lentement le smartphone tout en observant l’évolution de la valeur de Y.
Repérer le moment où la valeur de Y est maximale : cette orientation correspond à la direction du nord magnétique.
Comparer avec une boussole
Vérifier si l’orientation trouvée avec le magnétomètre correspond à celle d’une boussole.
En modifiant légèrement l’inclinaison du smartphone, observer si cela influence la mesure de Y.
Déterminer la valeur du champ magnétique horizontal
En orientant le smartphone correctement, noter la valeur du champ magnétique horizontal.
Comparer cette valeur avec les données théoriques de la région.
Explication des notions scientifiques importantes :
Champ magnétique terrestre
Le champ magnétique terrestre est un champ vectoriel qui varie selon l’endroit où l’on se trouve. Il est produit par les mouvements du noyau externe de la Terre, qui génère un effet de dynamo.
Composantes du champ magnétique
Le champ magnétique peut être décomposé en trois axes :
X (est-ouest)
Y (nord-sud, horizontal)
Z (vertical, dirigé vers le sol ou vers le ciel selon la latitude)
Dans cette expérience, on s’intéresse principalement à la composante Y, qui permet d’identifier la direction du nord magnétique.
Différence entre nord magnétique et nord géographique
Le nord géographique correspond à l’axe de rotation de la Terre.
Le nord magnétique est la direction pointée par une boussole et dépend de la position du pôle nord magnétique, qui se déplace au fil du temps.
La différence entre ces deux directions s’appelle la déclinaison magnétique, qui varie en fonction du lieu d’observation. La déclinaison magnétique en France métropolitaine est comprise entre 1° Ouest (Brest) et 3° Est (Strasbourg).
Fonctionnement d’un magnétomètre
Un magnétomètre est un capteur qui mesure l’intensité du champ magnétique local. Il fonctionne grâce à l’effet Hall ou à des capteurs à résonance magnétique. Il est intégré aux smartphones pour la navigation et les applications de réalité augmentée.