Cet article fait partie d'un ensemble de ressources élaborées par l'académie de Strasbourg pour Enseigner avec le numérique, proposant des articles sur :
Un article d'introduction et de présentation de ce dossier est disponible ici : Introduction à l'utilisation du numérique en SVT
Un montage pour modéliser le trajet des ondes P...en 3D
Auteur : Laurent HORELLOU, lycée Camille SEE ( COLMAR )
Les ondes sismiques traversent la Terre avec des vitesses de propagation qui dépendent des propriétés des roches qui la constitue. Ainsi, de la même manière qu’un rayon lumineux est dévié quand il pénètre dans un milieu aux propriétés physiques différentes de celui qu’il vient de traverser, les ondes sismiques sont déviées lorsqu’elles passent d’un milieu à un autre.
Le montage simple ci-après permet de visualiser, de manière assez satisfaisante et en 3 D, la zone d’ombre des ondes P à la surface du globe.
MATERIEL UTILISE :
- 1 luminaire sphérique en verre genre opaline ( = blanc dans la masse ) de 30 cm de diamètre. Ici, c’est le modèle « TIA » de chez « FLY » ( catalogue 2004-05, mais peut-être en reste-t-il en démonstration sur les meubles, en magasin : j'ai acheté le mien ainsi en avril 2006. Prix indicatif : 43,90 €. NB : Il faut enlever la douille E27 et le fil électrique pour notre utilisation ) ;
- 1 ballon à fond rond de 1 Litre ( 13 cm de diamètre ), en verre, à col étroit ( Ce diamètre permet de respecter au mieux, compte tenu de l’ouverture supérieure du luminaire de 14 cm, le rapport diamètre Terre / diamètre noyau ) ;
- 1 support métallique pour fixer le ballon ;
- 1 système pour bien maintenir le support porte-ballon sur la table ( ici 1 serre-joint ) ;
- 1 lampe "architecte", culot classiquement de type E27 ( mise en place aisée et aucun éblouissement lors des observations ) ;
- 1 ampoule 20 leds blanches ultra-lumineuses, 220V ( 1,5 à 2 W généralement ) à culot E27 ( si la pièce n’est pas bien sombre, une ampoule à 48 leds fera l’affaire ). On en trouve chez PEARL à Sélestat (Bas-Rhin), ou en rayon luminaire des magasins de bricolage ( selon les enseignes ), ou sur internet…( Ce type d’ampoule ne chauffe pas et évite donc tout risque d’échauffement excessif du montage ) ;
- 1 litre d’eau.
Dans ce modèle, la lampe à leds joue le rôle de source sismique, les rayons lumineux émis celui des ondes sismiques. L’intérieur du luminaire joue le rôle du manteau, et l’intérieur du ballon celui du noyau. La croûte est considérée comme négligeable.
Vue globale du matériel
Placement de la lampe d'architecte
RESULTATS :
- Luminaire seul, rempli d'air (modèle Terre homogène) :
- Luminaire rempli d'air + ballon rempli d'1 L d'eau :
- Luminaire + ballon rempli d'air
( Témoin : le ballon en lui-même n'intervient pas dans le phénomène observé, ou de manière négligeable)
Montage très largement inspiré des travaux de :
* Santos, Maria Octávia, Escola Secundária Júlio Dantas – Lagos - Portugal
* Matias, Luís Manuel, Departamento de Física, Faculdade de Ciências de Lisboa
Visibles à : http://www.ac-nice.fr/svt/aster/educ/activites/cookbook/sismo_noyau.htm