Altímetro
Altímetro
Créée un altímetro avec un capteur de presión atmosférica
Depuis longtemps, les scientifiques savent que l’air exerce une pression sur tout ce qui nous entoure. Cette presión atmosférica est due au poids de l’air situé au-dessus de nous. Plus on monte en altitude, moins il y a d’air au-dessus de soi, et donc plus la pression diminue. Ce principe est utilisé dans de nombreux instruments comme les altímetros des avions ou des montres de randonnée. Aujourd’hui, certains smartphones possèdent un capteur de presión atmosférica appelé barómetro. Ce capteur permet de mesurer de très faibles variations de pression. En comparant les valeurs mesurées à différentes hauteurs, il est possible d’estimer une différence d’altitude. Dans esta actividad, l’élève explore la relation entre presión atmosférica et altitude en réalisant des mesures à différents niveaux d’un bâtiment ou sur une colline. Este experimento permet de comprendre comment les variations de pression permettent de déterminer l’altitude. Elle illustre également comment un modèle mathématique peut être utilisé pour interpréter des données expérimentales.
Learning objectives:
El alumno utiliza le capteur de presión atmosférica de FizziQ pour réaliser des mesures à différentes hauteurs, comme les étages d'un bâtiment ou sur une colline. Actividad adaptada al colegio, Lycée.
FizziQ
Autor:
Duración:
20-30 minutos
Lo que harán los estudiantes:
'- Mesurer la presión atmosférica à différentes altitudes.
- Observer la variation de pression avec la hauteur.
- Construire un modèle reliant pression et altitude.
- Estimer une différence d’altitude à partir de mesures expérimentales.
- Comprendre le fonctionnement d’un altímetro barométrique.
Conceptos científicos:
'- Pression atmosphérique
- Altitude
- Atmosphère terrestre
- Variation de pression avec l’altitude
- Modélisation mathématique
- Relation pression-altitude
- Compression des gaz
- Barómetro
Sensores:
'- Barómetro
What is required:
'- Smartphone avec FizziQ (ou une application équivalente comme phyphox permettant l'acquisition des capteurs du smartphone)
-, Accès à un bâtiment à étages ou une colline, Mètre ruban, Cahier d'expérience
Procedimiento experimental:
Resultados esperados:
Les mesures montrent que la presión atmosférica diminue progressivement lorsque l’altitude augmente. La différence de pression entre deux niveaux proches est généralement faible mais mesurable. Pour des variations d’altitude de quelques mètres, la pression diminue d’environ 1 hPa tous les 8 à 10 mètres. Le graphique obtenu présente une diminution régulière de la pression avec la hauteur. Les mesures peuvent présenter de légères fluctuations dues aux variations de température ou aux courants d’air. La précision dépend de la stabilité du capteur et du temps laissé pour la stabilisation des mesures. Les résultats permettent d’estimer une différence d’altitude avec une précision de l’ordre du mètre dans des conditions favorables.
Preguntas científicas:
'- Pourquoi la pression diminue-t-elle lorsque l’altitude augmente ?
- Pourquoi la variation de pression n’est-elle pas parfaitement linéaire ?
- Comment la température influence-t-elle les mesures de pression ?
- Pourquoi faut-il attendre que la mesure se stabilise avant de l’enregistrer ?
- Comment améliorer la précision des mesures réalisées ?
- Pourquoi les altímetros doivent-ils être calibrés régulièrement ?
Explicaciones científicas:
La presión atmosphérique diminue con l'altitude selon une relation approximativement exponentielle. Au niveau de la mer, la presión standard es 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 sobre de grandes variations d'altitude, car l'air es compressible y sa densité diminue igualmente con 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 es la différence d'altitude (en mètres), P₀ la presión au point de référence y P la presión au point de mide (en hPa). Pour des calculs más précis sobre de grandes amplitudes, la formule barométrique complète prend en compte la temperatura. Les smartphones modernes intègrent des baromètres de précision (±0,1 hPa, équivalent à environ ±1 mètre d'altitude) para améliorer le positionnement GPS y d'autres fonctions.
Actividades de ampliación:
'- Réaliser des mesures en montant progressivement un escalier pour obtenir davantage de points de mesure.
- Comparer les mesures réalisées à différents moments de la journée.
- Étudier les variations de pression lors d’un déplacement en ascenseur.
- Comparer les mesures obtenues dans différents bâtiments.
- Utiliser les mesures pour estimer la hauteur totale d’un bâtiment.
Preguntas frecuentes:
Q: ¿Qué es la presión atmosférica ?
R: La presión atmosférica diminue avec l'altitude selon une relation approximativement exponentielle.
Q: ¿Cómo le smartphone peut-il mesurer la presión atmosférica ?
R: Le barómetro intégré au smartphone mesure la presión atmosférica en hectopascals avec une grande précision. FizziQ enregistre ces variations en tiempo real, permettant de détecter des changements d'altitude de quelques mètres.
Q: ¿Quéles sont les principales fuentes de error ou limites de este experimento ?
R: 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.