La table SISMO2D SAMS et ses applications pédagogiques

La Table SISMO2D SAMS

Travail réalisé par Marc Tartière, le 05-04-2010

La table vibrante SISMO2D SAMS est un modèle de restitution d’ondes sismiques qui a été réalisée par le SAMS sams@ac-montpellier.fr

Table 2D

La Table SISMO2D_SAMS

Cette restitution peut être intégrée dans une progression de la classe de 4ème ou de 1ère S:

  • Faire la relation rupture de matériaux - ondes – vibrations ressenties
  • Modéliser un séisme enregistré par une station sismique.
  • Montrer que certains facteurs peuvent augmenter le risque sismique.

Elle peut facilement être construite sans connaissances particulières, avec un minimum de matériel, pour un prix réduit, par un enseignant (pas forcement très « bricoleur »).

Elle reste très compacte et elle est facilement transportable puisque elle est intégrée à une valise.

Les composants

Voici une liste des composants à réunir et des fournisseurs possibles. Les prix sont indicatifs et peuvent varier.

Composants Fournisseurs Référence Prix indicatifs ttc (euros) Nombre Prix total TTC
Valise Aluminium 460 x 325 x 150 Brico-Dépôt 200295 14.85 1 14.85
Haut parleur Electronique diffusion SOWRB130PP 8.00 2 16.00
Amplificateur 2 x 25W RMS Conrad 062563-72 61.00 1 61

Planche (mélaminée)
 290 x 180 x 16

      1 -
Boîte pétri plastique d=40       4 -
Billes de verre     0.02 12 0.24
Colle araldite       1 -
Equerres de 40 Brico-Dépôt   0.25 2 0.50

Vis à bois
TF 4 x 15

    0.02 4 0.08
Bouchon plastique Récupération        
Vis TF 4x12     0.025 4 0.10
Ecrous de 4     0.01 4 0.04
Rondelles 5     0.01 4 0.04
Rondelles 4x23     0.02 2 0.04
Tuyau souple ext=6 int=3     1.20 0.15 0.18
Vis de 8 x 80     0.05 4 0.20
Ecrous de 5     0.01 8 0.08
Fil Haut parleur     0.36 0.4 0.14
Connectique entrée ampli Electronique diffusion COA121B 1.20 1 1.20
        Total 94.70

 

Pour environ 100 euros on peut donc construire ce modèle pédagogique de restitution d’ondes sismiques.
Ce modèle réalisé avec l’amplificateur Conrad (2 fois 25WRMS) restitue des fréquences supérieures à 2 Hz environ. Il est donc limité pour restituer les basses fréquences des séismes mais il reste tout de même très démonstratif pour notre enseignement.

Plans et astuces de montage

Plan table 2D

 

Le plan d’ensemble

 

détail liaison HP

 

Le détail de la liaison avec le Haut Parleur

Des pistes d'utilisation

Extrait du programme de 4

Les séismes correspondent à des vibrations brutales du sol qui se propagent. Ils résultent d’une rupture des roches en profondeur provoquent des déformations à la surface de la Terre.
Des contraintes s’exerçant en permanence sur les roches conduisent à une accumulation d’énergie qui finit par provoquer leur rupture. Le foyer du séisme est le lieu où se produit la rupture.
A partir du foyer, la déformation se propage sous forme d’ondes sismiques….
Les aléas sismiques et volcaniques dus à l’activité de la planète engendrent des risques pour l’Homme.
Les principales zones à risque sismique et/ou volcanique sont bien identifiées.
L’Homme réagit face aux risques en réalisant :
… une prévention sismique basée sur l’information et l’éducation des populations (zones à risques à éviter, constructions parasismiques, conduites à tenir avant, pendant et après les séismes). La prévision à court terme des séismes est impossible actuellement.
Des plans d’aménagement du territoire tenant compte de ces risques sont mis en place ainsi que des plans de secours et des plans d’évacuation des populations.

1° - Relation rupture-ondes-vibrations

La démarche utilisée:
On peut enregistrer des ondes sismiques lors de la rupture de matériaux soumis à des contraintes croissantes, à l’aide de capteurs piézométriques et du logiciel Audacity.
Lorsque la contrainte appliquée au matériau devient trop importante, la roche casse. Cette rupture libère l’énergie accumulée sous forme d’ondes que l’on peut enregistrer grâce aux capteurs piezométriques.

Voir article "Acquisition d'ondes lors de la rupture de matériaux".

Après enregistrement et traitement très simple, ces mêmes ondes sont « rejouées » grâce au logiciel Audacity avec la table SISMO2D, pour monter qu’elles sont à l’origine des vibrations ressenties lors d’un séisme.

On fait ainsi la relation «Contrainte - Rupture – Genèse des ondes – Vibrations observées lors du séisme».

Voir article " Restitution des ondes sur la table SISMO2D ".

2° - Modéliser-Restituer un séisme enregistré par une station sismique.

Les sismogrammes enregistrés par les stations sismiques du réseau « Sismo à l’école » (http://www.edusismo.org) sont visualisés par le logiciel Seisgram2K.

On peut mettre en évidence la notion d’intensité en utilisant les enregistrements d’un même séisme par plusieurs stations situées à des distances différentes de l’épicentre.

Après exportation et traitement, le logiciel Audacity effectue la lecture de ces enregistrements qui sont restitués en 2D par la table SISMO2D.

Voir article "Modéliser_Restituer un séisme avec la table SISMO2D" .

Les notions de magnitude et d’intensité peuvent être également abordées par l’utilisation du modèle en comparant les effets des séismes restitués par la table SISMO2D.

3° - Mettre en évidence la notion d’intensité

Pour expliquer ce que représente l’intensité d’un séisme, on choisit les enregistrements d’un même séisme par deux stations situées à des distances différentes de l’épicentre.
Il faut pour cela traiter les sismogrammes des deux stations en conservant les proportions des différents enregistrements.
Voir article "Modéliser un séisme avec la table SISMO2D".

Exemple: Séisme du 12-01-2010 enregistré par les deux stations HAIF et SDOM ;(lycées français de Port au Prince et de St Domingue) distantes de 250 km.

Télécharger le fichier de localisation des stations et de l’épicentre dans Google Earth (fichier kmz).

seisme haiti

 

Les deux fichiers Audacity seront lus l’un après l’autre pour montrer les effets différents donc l’énergie différente reçue au niveau de ces deux stations.

Remarque : En choisissant judicieusement les sismogrammes de certains séismes de stations proches, la table permet, avec la même méthode, de mettre en évidence l’effet de site.

 

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