A savoir et comprendre
Lors des bulletins d’information météo, la valeur des précipitations est exprimée en millimètre. Cette valeur donne  la hauteur d’eau que l’on mesurerait sur une surface de sol de 1 mètre carré, ce qui correspond finalement à un volume de pluie. En effet une hauteur, exprimée en m, que multiplie une surface, elle même exprimée en m carré, donne une valeur en mètre cube. (m x m² = m³)

Donc il est important de retenir qu’un millimètre de pluie tombée sur une surface de un mètre carré correspond à un litre.
Démonstration :
1mm sur 1m2    =>  0.001 m x 1m²  => 0.001m³  => 1 dm³  => 1litre.
1mm de pluie => 1litre d’eau.


Questionnement
Comment mesurer la hauteur d’eau tombée  si l’on n’a pas de bassine d’une surface  égale à un mètre carré ?
On utilise un pluviomètre qui est plus petit donc moins encombrant et plus facile à employer.


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Questionnement de l’objet.
Pourquoi les pluviomètres ont-ils une forme se rapprochant d’un cône inversé. ?
En réalité, n’importe qu’elle récipient de forme cylindrique ou  parallélépipédique à fond plat et aux parois parfaitement verticales ferait l’affaire. Il suffirait de mesurer la hauteur d’eau tombée avec une règle. Finalement la surface importe peu ici.

La forme conique est une  réponse à un problème de difficulté de mesure des faibles quantités de pluie.  Si la surface de la base du pluviomètre est identique à celle du collecteur, on aurait des difficultés à mesurer les faibles quantités de pluie (par exemple 3 mm). Alors il suffit de rétrécir la base, ce qui aura pour effet « d’allonger » la colonne d’eau et en facilitera ainsi la mesure.  C’est pour cela que les graduations en millimètre des pluviomètres ne correspondent pas aux millimètres affichés sur une règle graduée et quelles ne sont pas toutes équidistantes.

Comment fabriquer un pluviomètre ?

• Une méthode simple est de prendre un récipient de forme cylindrique ou  parallélépipédique à fond plat et aux parois parfaitement verticales. Ainsi il suffirait de mesurer la hauteur d’eau en millimètre. Toutefois lors de faible régimes de pluies, il sera difficile pour les élèves d’effectuer des meures précises de l’ordre de quelques millimètres.

• L’autre méthode étant d’employer un récipient dont la base est bien plus étroite que la surface collectrice.

Une bouteille en PET de coca, de Tulem fera parfaitement l’affaire.

On découpe soigneusement la bouteille  comme indiqué sur le schéma.

On garde la partie supérieure avec son bouchon qui une fois retournée forme un pluviomètre non gradué.

Pour étalonner le pluviomètre, c’est à dire le graduer, il faut trouver quel volume d’eau correspond à un millimètre de pluie tombée. Une fois ce volume déterminé, avec une éprouvette, il suffira de le verser une première fois dans le pluviomètre et d’inscrire sur la paroi la première graduation de 1 mm. Répéter l’opération plusieurs fois pour obtenir plusieurs graduations.

Comment déterminer le volume étalon correspondant à  1 mm ?
Mesurer le rayon de la surface collectrice du pluviomètre, en cm. Calculer ensuite la surface collectrice avec la formule π x r²  en cm². La convertir en m2 en la divisant par 10000.
Cette valeur équivaut aussi, exprimée en litre, au volume étalon qui servira à graduer le pluviomètre.
Exemple : si le rayon de la bouteille est égale à  3 cm alors la surface collectrice sera égale à 28,27 cm2 soit 0.002827 L.
Ce qui fait en arrondissant 3 ml. Mesurer à laide de l’éprouvette 3 ml d’eau et la verser dans le pluviomètre pour établir la graduation du premier ml. Réitérer l’opération autant de fois que nécessaire.
Utiliser le fichier Excel ci-dessous pour vous aider à déterminer la valeur en ml de 1mm en fonction du diamètre du collecteur.