Altimètre
Créée un altimètre avec un capteur de pression atmosphérique
Ebene :
Collège, Lycée
Autor:
FizziQ
Objectif pédagogique :
Cette expérience permet aux élèves de comprendre la relation entre pression atmosphérique et altitude. Elle développe la capacité à établir des modèles mathématiques à partir de données expérimentales.
Concepts abordés :
Pression atmosphérique, Relation entre pression et altitude, Modélisation mathématique, Atmosphère terrestre, Calibration d'instruments de mesure
Description de l'activité :
L'élève utilise le capteur de pression atmosphérique de FizziQ pour réaliser des mesures à différentes hauteurs, comme les étages d'un bâtiment ou sur une colline. Pour chaque niveau, il enregistre la pression et l'altitude estimée, puis analyse la relation entre ces valeurs pour déterminer comment la pression diminue avec l'altitude. À partir de ces données, l'élève élabore une formule permettant de calculer l'altitude à partir de la pression.
Matériel requis :
Smartphone avec FizziQ (iPhone ou Android avec capteur externe), Accès à un bâtiment à étages ou une colline, Mètre ruban, Cahier d'expérience
Eclairage scientifique
La pression atmosphérique diminue avec l'altitude selon une relation approximativement exponentielle. Au niveau de la mer, la pression standard est d'environ 1013,25 hPa, mais elle décroît d'environ 1 hPa tous les 8,5 mètres en basse altitude. Cette relation n'est pas parfaitement linéaire sur de grandes variations d'altitude, car l'air est compressible et sa densité diminue également avec l'altitude. Pour les faibles variations d'altitude (quelques centaines de mètres), on peut utiliser l'approximation barométrique simplifiée : Δh ≈ (P₀ - P) × 8,5, où Δh est la différence d'altitude (en mètres), P₀ la pression au point de référence et P la pression au point de mesure (en hPa). Pour des calculs plus précis sur de grandes amplitudes, la formule barométrique complète prend en compte la température. Les smartphones modernes intègrent des baromètres de précision (±0,1 hPa, équivalent à environ ±1 mètre d'altitude) pour améliorer le positionnement GPS et d'autres fonctions.