Oriente-toi avec un magnétomètre !
Trouver la direction du nord en utilisant un magnétomètre
Niveau :
Collège
Auteur :
FizziQ
Objectif pédagogique :
Cette activité permet aux élèves de comprendre comment fonctionne une boussole et d'utiliser le magnétomètre du smartphone pour s'orienter. Elle développe la compréhension du champ magnétique terrestre et de ses applications pratiques.
Concepts abordés :
Champ magnétique terrestre; Orientation; Nord magnétique et géographique; Magnétomètre; Composante horizontale du champ
Description de l'activité :
L'élève utilise le magnétomètre de FizziQ pour déterminer la direction du nord magnétique. En mesurant la composante horizontale du champ magnétique terrestre dans différentes orientations l'élève identifie la direction où cette composante est maximale correspondant au nord magnétique puis compare son résultat avec l'indication d'une boussole traditionnelle.
Matériel requis :
Smartphone avec l'application FizziQ; Une boussole classique pour comparaison (optionnel); Un espace sans perturbations magnétiques; Cahier d'expérience FizziQ
Eclairage scientifique
Le champ magnétique terrestre, généré par les mouvements du noyau externe de la Terre, agit comme un immense dipôle magnétique, créant un champ d'environ 25-65 µT à la surface. Ce champ est orienté approximativement vers les pôles géographiques, mais avec un décalage significatif: le pôle nord magnétique se trouve actuellement dans l'Arctique canadien. Le champ magnétique terrestre possède à la fois une composante horizontale et une composante verticale. La composante horizontale, parallèle à la surface terrestre, est celle qui permet l'orientation: elle pointe vers le nord magnétique. Le magnétomètre du smartphone mesure le champ magnétique selon trois axes orthogonaux (X, Y, Z) avec une sensibilité d'environ 0,1 µT. Pour déterminer la direction du nord magnétique, il suffit de faire pivoter horizontalement le smartphone et d'identifier l'orientation où la composante Y du champ est maximale (en supposant que l'axe Y du téléphone pointe vers l'avant de l'appareil). C'est précisément le principe utilisé par les boussoles traditionnelles, où une aiguille aimantée s'aligne naturellement avec les lignes du champ magnétique terrestre. Les difficultés potentielles incluent: 1) Les perturbations magnétiques locales dues aux objets métalliques ou aux appareils électroniques; 2) La calibration du magnétomètre qui peut dériver au fil du temps; 3) La précision limitée du capteur (généralement ±2-3°). Cette expérience simple permet de comprendre le principe fondamental de l'orientation par le magnétisme, technique qui a révolutionné la navigation bien avant l'invention du GPS. Elle offre également l'occasion de discuter de la différence entre nord magnétique et nord géographique, ainsi que de la déclinaison magnétique qui varie selon la position sur le globe.