Expérimentation assistée par ordinateur en géologie
Etude de la propagation des ondes sismiques
(niveau collège)
Auteur : DARRIGAN Jean Marc (Académie de Bordeaux)
Objectifs pédagogiques
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Mettre en évidence sur le terrain les modalités de propagation des ondes sismiques.
Mise en évidence de la propagation omnidirectionnelle et notion de rai sismique.
Vitesse de propagation le long d’un rai sismique.
Amortissement des vibrations suivant la distance à l’épicentre.
Principe de construction des lignes isoséistes.
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Apprendre le paramétrage d’un logiciel d’acquisition.
mesure en mode déclenché par l’expérimentateur.
mesure en mode synchronisé.
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Savoir lire un graphe et calculer une vitesse.
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Comprendre les applications de l’étude des ondes sismiques (structure interne de la Terre, sismique réflexion, sismique réfraction).
Matériel nécessaire
Une interface portable du commerce munie de voltmètres (on peut utiliser plusieurs voltmètres). Un logiciel d’acquisition généraliste.
Un ordinateur portable n’est pas indispensable mais facilitera la visualisation des résultats sur le terrain.
Un dispositif de mesure, à construire, comprenant un amplificateur et des capteurs (voir plans et conseils de construction).
Un maillet de carreleur en caoutchouc et un cordeau à tracer.
Mise en oeuvre sur le terrain
Les capteurs sont sensibles et un enregistrement pourra être obtenu même sur de la terre battue. Cependant il est préférable de choisir une aire cimentée sur laquelle on pourra écrire avec le cordeau à tracer.
ATTENTION : L’interface et l’ordinateur portable doivent fonctionner sur batterie car le secteur perturbe l’enregistrement des signaux.
Matérialiser l’épicentre et disposer les capteurs dans des directions différentes. Avec la plupart des interfaces du commerce 4 capteurs peuvent être utilisés simultanément sinon faire plusieurs essais successifs. Paramètrer le logiciel d’acquisition -durée 2 secondes 500 points de mesure-et créer un micro-seisme (coup de maillet ou élève sautant d’une chaise). Constater que chaque capteur à enregistré une vibration et tracer les rais sismiques avec le cordeau à tracer.
Disposer ensuite les capteurs le long d’un rai sismique et enregistrer pour mettre en évidence l’amortissement des vibrations.
Expliquer la notion de ligne isoséiste et en tracer une à la craie.
Pour calculer avec précision la vitesse il faut paramètrer le logiciel en mode synchronisé sur le capteur le plus proche de l’épicentre.(durée 250 ms- 500 points de mesure) ou placer un détecteur de choc sur le manche du maillet et le connecter à la prise synchro de l’interface.
Travaux d’élèves
Ce dispositif a été utilisé par des élèves de 4ème en itinéraire de découverte et ils ont présenté leur sujet d’étude qui avait pour titre « Des sismographes sur Mars » lors du concours national de robotique
Liens
Travaux de Hubert Ferry sur le même thème :MODELISER DES CAPTEURS SISMIQUES A L’AIDE D’UN MATERIEL SIMPLE.
Un sismographe simple avec des capteurs piézo-électriques: http://www.ac-toulouse.fr/svt/college/piezo.htm