La vitesse des ondes varie selon la nature et la température des matériaux traversés. publié le 23/11/2011

Travail effectué par les élèves

A partir d’une image de répartition des isoséistes autour d’un séisme, Le problème de départ est de savoir comment ce choc se propage ? A quelle vitesse ? Pourquoi pas uniformément dans toutes les directions ?

Les élèves émettent rapidement l’hypothèse d’une propagation sous forme d’ondes.
Pour la propagation non uniforme dans toutes les directions, plusieurs hypothèses sont proposées :

• la propagation varie selon le relief et les fracturations des roches
• La nature du sous-sol influence la propagation des séismes.

Les groupes d’élèves vont devoir partir dans le collège pour mesurer la vitesse de propagation des séismes dans différents substrats (goudron, terre, béton, carrelage, …), ou sur des barres de différents matériaux (fer, bois, plâtre) pour voir l’influence de ces matériaux sur la propagation des séismes.

Une fois les valeurs entrées dans un tableur, les groupes échangent leurs mesures pour en faire des moyennes de classes.

 La prise de mesures

Une fois le sismomètre branché dans la prise micro de l’ordinateur, les élèves lancent le logiciel audacity, disposent les 2 capteurs, mesurent l’espace entre ces 2 sondes et débutent un enregistrement et donnent un coup sec de maillet dans l’axe des 2 sondes.

Les élèves peuvent alors étirer l’enregistrement :

Puis ils sélectionnent le début des premières vibrations et le grossissent avec le raccourci Ctrl+E ou le premier icône

Les élèves peuvent visualiser le décalage temporel entre les 2 enregistrements. Ils peuvent encore zoomer sur l’amorce (sélection + Ctrl_E)

 

Puis lire le temps d’arrivée de l’onde à la première sonde (ici t1=0.80155 s)

Et enfin lire le temps d’arrivée de l’onde à la seconde sonde (ici t2=0.8023 s)

 
 Le tableur

Selon votre maîtrise de l’outil, vous pouvez :

• Faire faire le tableau aux élèves en leur demandant de rentrer les formules (B2I : C.3.4 Je sais créer, modifier une feuille de calcul, insérer une formule.).

• Pour ceux qui se sentent moins à l’aise que leurs élèves, vous pouvez utiliser le tableau prêt en pièce jointe.

• Et pour ceux qui veulent s’y mettre, le principe est très simple, et les formules à rentrer aussi :
  • Après avoir renseigné le nom des colonnes, il suffit d’entrer les formules de calcul dans la ou les premières lignes. Pour calculer le décalage temporel du signal, il faut juste entrer dans la 1ère case sous « temps de propagation » la formule suivante : « =C2-D2 » (vous pouvez simplement saisir le « = » puis cliquer sur la cellule du tableau entrant dans la formule (C2) saisir « - » puis recliquer sur la 2nde cellule (D2) puis entrer.
    
  • Comme les valeurs dans C2 et D2 ne sont pas entrées, la case indiquera « 0.00 ». Les valeurs qui nous intéressent sont au 10 000ème de s, il faudra donc sélectionner les cellules, faire un clic droit sur la sélection et dans « formater les cellules » choisir « numéro_série » et 5 décimales.
  • Pour la formule de la vitesse, il suffit de saisir « = » puis de sélectionner la 1ère cellule sous « distance parcourue » saisir « / » et cliquer sur la case sous « temps de propagation » (dans laquelle vous avez déjà entré une formule). Comme la distance n’est pas encore renseignée, un message d’erreur s’affiche dans la case « #DIV/0 ! », il ne faut en tenir compte, ce message disparaîtra dès la saisie de la distance.
  • Pour faire la moyenne des valeurs de plusieurs groupes, il faut saisir : « =MOYENNE(G2:G3) » où toutes les valeurs à entrer dans la moyenne se situe entre les 2 cases indiquées dans la parenthèse.
  • Une fois la 1ère ou les 2 premières lignes remplies, il suffit de les sélectionner, de placer la souris en bas à droite de la sélection (le curseur se transforme en croix) et de tirer cette sélection jusqu’au nombre de lignes souhaitées, et le tableur recopiera les formules en décalant les chiffres correspondants aux nouvelles cases tout seul. Votre tableau est prêt.