Brevet FR2805648A1 — publié le 20010831

La présente invention concerne un dispositif d'expérimentation à but pédagogique destiné à effectuer mesures de parallaxe. On sait que la parallaxe se définit comme l'angle sous lequel on voit un objet ou une distance frontale a partir d'un point déterminé. En astronomie, la valeur de la parallaxe d'un astre révèle la distance de cet astre. On s'intéresse également aux parallaxes dans le domaine de la photométrie, de la métrologie, de la photographie, ou encore de la psychophysiologie. Les mesures de parallaxe présentent donc un intérêt important pour les lycéens, et il est intéressant de faciliter la mise en #uvre d'expériences de mesure de parallaxe, ces expériences devant être aussi démonstratrices que possible, avec une précision de mesure satisfaisante. L'état de la technique est illustré par dispositifs extrêmement ordinaires, utilisant un rapporteur et un filin, le rapporteur étant déplacé sur un plan d'appui contre une règle fixe, et le filin reliant centre du rapporteur à l'objet observé, de façon à mesurer l'angle correspondant à un déplacement linéaire donné rapporteur. Un calcul trigonométrique donne alors aisément la distance de l'objet à la règle par simple triangulation Un tel dispositif reste cependant extrêmement rudimentaire, et de précision médiocre. De plus, il devient impraticable si l'objet est à une distance relativement importante de l'observateur et/ou si les mesures sont effectuées en extérieur. Il existe donc un besoin d'un dispositif d'expérimentation à but pédagogique qui permet d'effectuer des mesures précises de parallaxe. L'invention a ainsi pour but de réaliser un dispositif d'expérimentation à but pédagogique destiné à être effectué des mesures de parallaxe, qui soit à la fois précis simple à mettre en #uvre, et qui convienne aussi bien pour des expérimentations en intérieur qu'en extérieur. problème est résolu conformément à l'invention grâce à un dispositif d'expérimentation comportant une platine en secteur de cercle, dont la périphérie porte des graduations angulaires, ladite platine étant fixée sur un support associé ; un ensemble tournant monté sur la platine en pouvant tourner sur un axe perpendiculaire au plan de ladite platine et passant par le centre du contour de platine circulaire, ledit ensemble tournant présentant d'une part un berceau destiné à recevoir un système de visée telle façon que l'axe dudit système de visée soit parallèle au plan de la platine et intersecté l'axe de rotation de l'ensemble tournant, et d'autre part un bras radial se terminant par un vernier qui est agencé pour rester adjacent et coplanaire au bord périphérique de la platine lors de la rotation dudit ensemble tournant. Le bras tournant avec son vernier permet de réaliser des mesures par lecture directe de façon très précise, et ce dans des conditions expérimentales très variées aussi bien en intérieur qu'en extérieur. De préférence, l'ensemble tournant est clipsé sur la platine au niveau de l'axe de rotation de celui '. Dans un premier mode d'exécution, le berceau de l'ensemble tournant est calé sur un axe distinct l'axe de rotation, mais parallèle à celui-ci. On pourra dans ce cas prévoir que la platine est surmontée d'un support de cible, ledit support étant calé sur l'axe de rotation de l'ensemble mobile. En particulier, le support de cible présente au moins une fente de réception s'étendant dans un plan transversal passant par l'axe de rotation. Conformément à un autre mode d'exécution, le berceau de l'ensemble tournant est cale sur l'axe de rotation dudit ensemble tournant. On pourra alors prévoir que le berceau présente au moins une fente de réception s'étendant dans un plan transversal passant par l'axe de rotation, ledit berceau formant alors également support de cible. Le système de visée monté sur berceau pourra etre un viseur à réticules, ou une lunette optique, ou encore un crayon laser. De préférence encore, le bras de l'ensemble tournant comporte une plaquette allongée se raccordant à lunette circulaire terminale centrée sur le bord périphérique de la platine, ladite lunette portant le vernier. De préférence alors, le vernier est fixé à la lunette circulaire par encliquetage. Avantageusement encore, le vernier inclut une butée angulaire pour la position 0 et/ou la position 90 coopérant avec une partie associée du bord de platine. En particulier, on pourra prévoir que la platine a une plage angulaire voisine de 110 . Avantageusement enfin, la platine inclut des moyens de fixation à un rail ou à un trépied. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, concernant un mode de réalisation particulier, en référence figures où - la figure 1 illustre en perspective un dispositif expérimentation conforme à l'invention, ce dispositif étant monté sur un rail horizontal ; - les figures 2 et 3 sont des vues en bout et de dessus du dispositif précité, permettant de mieux distinguer l'agencement de l'ensemble tournant à berceau porte-lunette et à bras porte-vernier ; - la figure 4, et la demi-coupe associée de la figure 5 illustrent en perspective l'ensemble tournant du dispositif précité, sans le vernier monté en bout du bras radial ; - la figure 6 est une vue en perspective du vernier, et la figure 7 est une vue de dessus du vernier et de la zone adjacente de la platine, avec un arrachement permettant de mieux distinguer le système butée qui est ici prévu pour l'angle de 90 ; les figures 8 et 9 illustrent en perspective, respectivement à l'état démonté et à l'état monté, une lunette a réticules équipant le dispositif précité ; la figure 10 est une vue en perspective du dispositif précité sur lequel on a remplacé la lunette à réticules par une cible verticale, ledit dispositif étant alors monté sur trépied ; - la figure 11 est une vue en bout associée du dispositif de la figure 10 ; la figure 12 est une vue en perspective illustrant une variante du dispositif d'expérimentation selon l'invention, dans laquelle le berceau est calé sur l'axe de rotation de l'ensemble tournant ledit berceau portant en l'espèce une lunette optique ; - la figure 13 est une vue en bout du dispositif précédent ; - les figures 14 et 15, qui sont a rapprocher des figures et 11 précitées, illustrent, respectivement en perspective et en bout, le dispositif d'expérimentation des figures 12 et 13 dans lequel on a remplacé la lunette optique une cible verticale ; - la figure 16 est une vue de dessus schématique illustrant la mise en ceuvre du dispositif selon l'invention pour une mesure en intérieur, ledit dispositif étant monté sur un rail horizontal ; - la figure 17 illustre de la même façon, mais en perspective, la mise en oeuvre d'une expérimentation effectuée en extérieur, à l'aide de deux dispositifs conformes à celui qui vient d'être décrit. On va maintenant décrire plus en détail, en référence aux figures 1 à 3, les principaux composants d'un dispositif d'expérimentation à but pédagogique conforme à 1 invention. Le dispositif d'expérimentation, noté 10, comporte tout d'abord une platine 11 en secteur de cercle, dont la periphérie porte des graduations angulaires notées 12, allant ici de -10 à +100 . Ceci correspond donc ' une plage de 110 , mais il va de soi que la valeur précise de plage pourra être modifiée selon le cas, sans toutefois descendre en dessous de la valeur de 90 . La platine 11 présente un contour circulaire dont le centre est noté 0. bord circulaire, noté 13, présente un profil à nervure périphérique. En l'espèce, la platine 11 est fixée sur un support associé 50, qui est un rail horizontal, de préférence gradué sur au moins une partie de sa longueur. A cet effet, est prévu, en dessous de la platine 11, des étriers 14 servant au passage du rail 50, le blocage de la platine dans la position axiale désirée se faisant par serrage une vis moletée 15. La platine 11 présente en outre un bord de référence au niveau d'une facette 16, qui permet de repérer avec précision la distance de déplacement la platine 11 sur son rail 50. On notera également la présence d'un insert métallique 15' au voisinage du centre de la platine 11, ledit insert servant à monter la platine un autre type de support, en appui sur une base inférieure 19 (visible sur la figure 2), tel qu'un trépied 51 tel montage est illustré sur les figures 10 et 11 qui seront décrites plus loin). Le dispositif d'expérimentation 10 comporte en outre un ensemble tournant noté 20 qui est monté la platine 11 en pouvant tourner autour d'un axe noté Z, qui est perpendiculaire au plan de ladite platine et passe par le centre 0 du contour de platine circulaire. On pourra prévoir que l'ensemble tournant 20 est clipsé sur la platine 11 au niveau de l'axe de rotation de celui-ci. Ceci sera mieux compris en se référant aux figures 4 et 5, qui montrent l'ensemble tournant 20, et en particulier des dents d'accrochage 27 servant à l'encliquetage de 1 ensemble tournant 20 sur la platine 11. L'ensemble tournant 20 présente tout d'abord un berceau 21 qui est destiné à recevoir un système de visée de telle façon que l'axe X dudit système de visée soit parallèle au plan de la platine 11 et intersecte l'axe Z de rotation de l'ensemble tournant 20. En l'espece, le berceau de l'ensemble tournant 20 est calé sur axe noté Y, qui est distinct de l'axe de rotation Z, tout en étant parallèle à celui-ci. Le système de visée est ici un simple viseur à deux réticules, dont la structure sera mieux comprise en se référant aux figures 8 et 9. On distingue en effet deux sous-ensembles capables de s'encliqueter l'un à l'autre lorsqu'ils sont rapprochés coaxialement, chacun de ces sous-ensembles présentant un fond constitué par une rondelle 60.1 formant reticule grâce à des perçages adaptés (en l'espèce un perçage circulaire central, et quatre perçages radiaux à angle droit). I1 va de soi que le viseur à réticules 60 pourra être remplacé par une lunette optique ou encore par un crayon laser. Ainsi qu'on le verra plus loin, il peut s'avérer intéressant d'utiliser le dispositif d'expérimentation selon l'invention en extérieur, le dispositif étant posé sur trépied et utilisé en double. Dans ce cas, il est intéressant de pouvoir disposer une cible sur un dispositif, l'autre étant équipé d'un système de visée pouvant être pointé sur le centre de la cible. Par suite, il est intéressant de prévoir un moyen permettant de monter rapidement une cible sur l'ensemble tournant du dispositif, notamment en remplacement du système de visée, ce montage devant toutefois être réalisé avec soin pour la cible soit exactement calée par rapport aux axes remarquables du dispositif. En l'espèce, on a prévu que l'ensemble tournant 20 est équipé d'un support de cible qui est calé l'axe de rotation Z dudit ensemble. Le support de cible présente une fente de réception 30 s'étendant dans un plan transversal passant par l'axe de rotation Z, ladite fente de réception etant délimitée par les bords verticaux d'un élément 28 en forme de secteur cylindrique, et une patte centrale 29 de maintien. Ainsi que cela est mieux visible sur les figures et 5, la patte centrale de maintien 29 présente une excroissance 29.1 qui assure le serrage et permet éventuellement aussi un encastrement dans un perçage associé de la cible. Sur les figures 10 et 11, on a ainsi illustré le montage d'une cible 65 en forme de disque circulaire, ladite cible étant mise en place dans sa fente de réception 30, en étant maintenue par la patte élastique 29 contre les bords de l'élément incurvé 28. Il est aisé de comprendre que la substitution du système de visée par la cible et inversement est extrêmement aisée à réaliser. Il convient de noter que l'axe horizontal de la cible 65 est confondu avec l'axe X de l'espace de réception du berceau c'est- à-dire l'axe du système de visée lorsque celui- ' est mis en place sur ledit berceau 21. On notera également que 'axe de rotation Z de l'ensemble tournant 20 passe dans le plan de la cible une fois celle-ci mise en place. Sur les figures 10 et 11, la platine 11 est fixée sur un trépied Ceci convient tout particulièrement pour des expérimentations réalisées en extérieur, ainsi que cela sera décrit plus loin. Le berceau de réception du système de visée pourra etre agencé différemment, et l'on va décrire une autre variante en référence aux figures 12 à 15. Sur ces figures, on constate que l'ensemble tournant 20 présente un berceau 21' qui est calé sur l'axe rotation Z de l'ensemble tournant 20. Une lunette optique 61 est mise en place sur le berceau 21', avec son axe X qui est non seulement parallèle au plan de la platine 11, mais intersecte aussi l'axe de rotation Z au centre du berceau 21'. On a là encore prévu la possibilité de substituer une cible à la lunette optique 61. A cet effet, il est prévu que le berceau 21' présente au moins une fente de réception 30' s'étendant dans un plan transversal passant par l'axe de rotation Z, ledit berceau formant alors support de cible. En l'espèce, on a prévu telle fente 30' sur la face extérieure de chaque branche du berceau 21', au niveau d'un plan médian transversal dudit berceau. Les figures 14 et 15 illustrent ainsi la mise en place d'une cible 66, en remplacement de la lunette optique 61. On constate toutefois que la cible 66 présente ici une géométrie particulière, avec deux branches latérales venant enfourcher le berceau 21', de façon que les bords internes desdites branches passent dans les fentes 30' précitées. Une fois la cible 66 mise en place, en étant enfoncée jusqu'à venue en butée contre le berceau de support 21', le centre de la cible 66 se trouve sur l'axe X de l'espace de réception du berceau 21', qui était avant l'axe de la lunette optique 61 précédemment mise en place, et l'axe Z de rotation de l'ensemble tournant 20 passe dans le plan de ladite cible 66. Dans tous les cas, quel que soit le type de berceau 21 ou 21' utilisé, l'ensemble tournant 20 présente en outre un bras radial terminé par un vernier 25 est agencé pour rester adjacent et coplanaire au bord périphérique 13 de la platine 11 lors de la rotation dudit ensemble tournant. On distingue ainsi, pour les deux variantes précédemment décrites, un ensemble de plaque 22 adjacent au berceau 21 ou 21', qui se prolonge par un bras radial constitué par une plaquette allongée 23 se raccordant à une lunette circulaire terminale 24 centrée sur le bord périphérique 13 de la platine 11, ladite lunette portant le vernier noté 25. Ainsi que cela est mieux visible sur la figure 3, le vernier 25, sensiblement en forme demi-lune, présente une face supérieure sérigraphiée avec des graduations allant de 0 à 10, pour un décalage d'un dixième de graduation par rapport aux graduations 12 de la platine 11. De façon classique, un tel vernier permet alors une lecture au l0ème de degré près lorsque la position angulaire du bras radial est modifiée à partir de la position de référence initiale calée sur le 0, ou 90 ici. Le vernier 25 est de préférence fixé à la lunette circulaire 24 par encliquetage. Sur les figures 4 et 5, on distingue à cet effet des pattes d'encliquetage 26 saillant intérieurement de la lunette circulaire 24, ces pattes passant par des ouvertures circonférentielles 25.1 du vernier 25, mieux visibles sur les figures 6 et 7. Une fois le vernier 25 encliqueté sur la face inférieure de la lunette circulaire 24, le demi-cercle sérigraphié du vernier apparaît parfaitement au centre de la lunette circulaire. On constate également que vernier 25 présente deux facettes 25.2 d'appui qui viennent glisser contre le bord circulaire de la platine 11. L'un de ces rebords d'appui 25.2 se prolonge par une languette élastique 25.3 qui se termine par une dent d'encliquetage 25.4. Comme cela est mieux visible sur la figure 7, grâce à un arrachement d'une partie de l'épaisseur de la platine 11, on constate que la dent 25.4 est reçue dans une encoche associée 18 de la platine 11 pour constituer une butée angulaire pour la position 90 . Ceci évite une manipulation maladroite qui dégagerait l'ensemble tournant de son plan d'appui dans la mesure où le bras radial repose directement sur la face supérieure de la platine 11. On a également prévu butée angulaire pour la position 0 , sous la forme d'un rebord en saillie 17 terminant le quadrant au-delà de la position - 10 , ce rebord 17 coopérant avec le bord du vernier 25, le contact se faisant lorsque l'axe X correspond à une position angulaire calée sur la direction 0 . va maintenant décrire la mise en #uvre du dispositif d'expérimentation qui vient d'être décrit, en référence aux vues schématiques des figures 16 et 17. la figure 16, il s'agit d'une expérimentation menée en intérieur, avec un dispositif d'expérimentation 10 unique monté sur un rail horizontal 50. On procède alors en deux étapes successives - en a), le dispositif 10 est mis en place devant un objet 70 comportant un repère 71 (par exemple une ligne verticale) ; dans cette position, le viseur 60 est sur la position 90 de la platine 11, et la facette de référence 16 est au 0 de la graduation portée sur le rail 50 ; - en b), on a déplacé le dispositif d'une distance d , qui est mesurée avec précision par la facette de référence 16. On fait alors pivoter l'ensemble tournant de telle façon que le viseur 60 pointe exactement en direction du repère 71 : ceci correspond à un angle e_ de rotation , qui permet alors aisément de déduire la distance D séparant l'objet 70 de l'axe Z en utilisant la formule D = . cotanx. Sur la figure 17, il s'agit d'une expérimentation menée en extérieur. Dans ce cas, on ne dispose de rail de support, de sorte que les deux dispositifs d'expérimentation utilisés sont montés sur un trépied 51. On procède alors en plusieurs étapes successives - en a), on positionne un premier dispositif sur son trépied 51 de telle façon que la lunette optique pointe sur le repère 71, l'axe X de cette lunette étant calé la position 0 de la platine 11 ; - en b), on a remplacé la lunette optique 61 une cible 66, et on a fait tourner l'ensemble tournant de ce premier dispositif de 90 , et on positionne alors un second dispositif d'expérimentation, à une distance d mesuree du premier, de telle façon que la lunette optique 61 portée par ce second dispositif pointe sur le centre de la cible 66 portée par le premier dispositif : on a alors défini un angle droit qui sert de référence pour la mesure suivante ; - en c), on fait tourner l'ensemble tournant du second dispositif pour amener l'axe X de la lunette optique 61 le repère 71 : ceci a occasionné une rotation d'un angle , ce qui permet de calculer la distance D qui correspond alors à la formule D = d.tan On est ainsi parvenu à réaliser un dispositif d'expérimentation permettant d'effectuer des mesures précises de parallaxe, ou tout en étant aisé à mettre en oeuvre, et ce aussi bien en extérieur qu'en intérieur. L'invention n'est pas limitée aux modes réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut. REVENDICATIONS 1.Dispositif d'expérimentation but pédagogique destiné effectuer des mesures de parallaxe, caractérisé en ce qu'il comporte - une platine (11) en secteur de cercle, dont la périphérie porte des graduations angulaires (12), ladite platine étant fixée sur un support associé (50,51) ; - un ensemble tournant (20) monté sur la platine (11) en pouvant tourner autour d'un axe (Z) perpendiculaire au plan de ladite platine et passant par le centre (0) du contour de platine circulaire, ledit ensemble tournant présentant d'une part un berceau (21,21') destiné à recevoir un système de visée (60,61) de telle façon que l'axe (X) dudit système de visée soit parallèle au plan de la platine (11) et intersecte l'axe (Z) de rotation de l'ensemble tournant, et d'autre part un bras radial (23,24) se terminant par un vernier (25) qui est agencé pour rester adjacent et coplanaire au bord périphérique de la platine (11) lors de la rotation dudit ensemble tournant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble tournant (20) est clipsé sur la platine (11) au niveau de l'axe de rotation (Z) de celui- ci. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le berceau (21) de l'ensemble tournant (20) est calé sur un axe (Y) distinct de l'axe de rotation (Z), mais parallèle à celui-ci. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'ensemble tournant (20) est en outre équipé d'un support de cible (28,29), ledit support étant calé sur l'axe de rotation (Z) dudit ensemble. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support de cible (28,29) présente au moins une fente de réception (30) s'étendant dans un plan transversal passant par l'axe de rotation (Z). 6. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le berceau (21') de l'ensemble tournant (20) est calé sur l'axe de rotation (Z) dudit ensemble tournant. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le berceau (21') présente au moins une fente de réception (30') s'étendant dans un plan transversal passant par l'axe de rotation (Z), ledit berceau formant alors également support de cible. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le système de visée monté sur le berceau (21,21') est un viseur à réticules (60), une lunette optique (61), ou encore un crayon laser. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 8, caractérisé en ce que le bras radial de l'ensemble tournant est une plaquette allongée (23) se raccordant à une lunette circulaire terminale (24) centrée sur le bord périphérique (13) de la platine (11), ladite lunette portant le vernier (25). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérise en ce que le vernier (25) est fixé à la lunette circulaire (24) par encliquetage. 11. Dispositif selon la revendication 9 la revendication 10, caractérisé en ce que le vernier (25) inclut butée angulaire pour la position 0 et/ou la position 90 coopérant avec une partie associée du bord de platine (13). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la platine (11) a une plage angulaire voisine de 110 . 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la platine (11) inclut des moyens (14,15,19,15') de fixation à un rail (50) ou à un trépied (51).