Nous avons établi puis réalisé un protocole expérimental afin d’établir le rôle des variables température et pression permettant à la montre altimètre Casio© de Maxime de déterminer l’altitude, ou pouvant être à l’origine d'une erreur d’estimation.

I] Protocole expérimental

Objectif :

Déterminer les variables permettant à l'altimètre de déterminer l'altitude

Durée de l'expérience :

30 minutes

Matériel utilisé :

- Cloche à vide

- Pompe à vide

- Montre altimètre CASIO©

- Manomètre

- Thermomètre

- Glace, eau

- Bassine

- Bec bunsen

Expérience 1 – La température est-elle une variable significative ?

- Placer la montre altimètre dans un ballon à pression constante (1 atm)

- Introduire le thermomètre et la sonde manométrique dans le ballon

- Immerger le ballon dans la bassine d'eau glacée

- Chauffer la bassine d'eau glacée en notant régulièrement les valeurs T (°K), P (bar), H (m).

- Tracer la courbe représentant l’altitude en fonction de la température : H=f(T).

- En déduire les variations théoriques de l'altitude en fonction de la température.

NB : La pression doit être constante.  

Expérience 2 – La pression est-elle une variable significative ?

- Placer la montre altimètre dans la cloche à vide.

- Introduire le thermomètre dans la cloche.

- Démarrer la pompe à vide en notant régulièrement les valeurs T (°K), P (bar), H (m).

- Tracer la courbe représentant l’altitude en fonction de la pression : H=f(P).

- En déduire les variations théoriques de l'altitude en fonction de la pression.

NB : La température doit être constante.

Conclusion :

- En déduire les paramètres de fonctionnement de la montre altimètre CASIO©.

- Evoquer les causes de marge d'erreur.

Ce protocole peut être téléchargé ici.

II] Résultats

III] Interprétation

Expérience 1 :

A volume d’air constant (donc à pression constante), plus la température augmente, plus l’altitude diminue.

à Mais l’influence de la température sur l’altimètre utilisée est minime : lorsqu’on passe de 21°C à 51°C, la variation d’altitude est de 90m.

Deux facteurs permettent d’expliquer ces résultats :

Finalement, la température ne peut influer sur cet altimètre que si elle provoque une perception biaisée de la pression. Dans la notice du constructeur, il n’est d’ailleurs mentionné aucune présence de capteur de température. On peut donc supposer que la température n’est pas un paramètre déterminant dans l’interprétation de l’altitude par l’altimètre.

Expérience 2 :

A température constante et au même endroit, plus la pression diminue, plus l’altitude indiquée par l’altimètre augmente. L’évolution est conséquente, puisqu’on atteint même la limite de l’altimètre (écran Full) avec des pressions inférieures à 700 hPa.

L’évolution de l’altitude en fonction des valeurs de pression traitées par l’altimètre est relativement linéaire, ce qui suggère une proportionnalité entre l’altitude et la pression.

En revanche, les données ne nous permettent pas d’établir une correspondance exacte d’altitude et de pression, puisque le temps de calcul de l’altitude par l’altimètre induit un décalage entre l’altitude donnée et la pression réelle.

Cette expérience montre donc que la montre altimètre se base sur le paramètre de pression pour déterminer les variations d’altitude. Dans les conditions réelles, l’exactitude de l’information dépend donc d’une référence initiale, à savoir 15°C et une pression de 1013 hPa au niveau de la mer (donnée constructeur vérifiée par Maxime à la Trinité-sur-Mer en octobre 2004).

IV] Photos

Pour agrandir les photos, il suffit de cliquer dessus.

• Expérience 1 :

L'altimètre est placé dans un ballon non hermétiquement fermé. L'eau qui s'y trouve au fond est chauffée au bec bunsen et l'augmentation de la température dans le ballon est mesurée en même temps que l'altitude est relevée. Le manomètre permet de vérifier que la pression ne varie pas.		Après avoir mesuré l'évolution de l'altitude avec des températures très forte (50°C), nous effectuons une trempe dans l'eau glacée et relevons les variations d'altitude en fonction de la température.
L'altimètre est ici enveloppé d'une membrane plastique.
Expérience 2 :
L'altimètre est placé sous une cloche à vide. Un thermomètre nous permet de vérifier que la température ne varie pas.		La pression initiale est de 974 hPa. L'altitude initiale correspondante est de 450m.
L'expérience démarre... La pompe à vide vrombit puis la pression commence à diminuer		Nous attendons que l'altimètre calcule une première pseudo-altitude.
La pression descend vite, l'altimètre affiche 2425 m. Il nous faudra réaliser plusieurs fois la descente de pression pour obtenir des mesures d'altitude régulièrement espacées.		Nous avons inventé la télétransportation verticale ! L'altimètre affiche 2425m pour une pression de 723 hPa.
Nous atteignons les pressions extrêmes, mais l'altimètre affiche toujours 2425m car il n'a pas encore eu le temps de rafraîchir son calcul (un utilisateur normal n'est pas censé pratiquer les décollages verticaux)		Les différentes valeurs des variables étudiées sont soigneusement notées pour être traitées ensuite par informatique.
L'expérience est concluante : la pression est un facteur déterminant pour le calcul de l'altitude par la montre altimètre.

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