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PARTIE Observer : ondes et matière

CH1 Ondes et particules

AE1 LES ONDES SISMIQUES

Les ondes dans la matière. Ondes sismiques

Compétences exigibles : Extraire et exploiter des informations sur les manifestations des ondes mécaniques dans la matière.

Document 1 : Modélisation de la propagation des ondes sismiques Quand la Terre tremble, les vibrations se propagent à partir du foyer dans toutes les directions. Elles sont initialement de deux types. Celles qui compriment et détendent alternativement les roches, à la manière d'un accordéon, et celles plus destructrices qui les cisaillent. Les ondes P, dites primaires car elles sont les plus rapides, vibrent dans leur direction de propagation. Elles sont caractérisées par des zones de Les ondes S, dites secondaires et plus lentes que les ondes P, vibrent perpendiculairement. Elles sont également appelées ondes de cisaillement. Mais les secousses ne s'arrêtent pas là. D'autres ondes succèdent à ces premiers ébranlements. En effet, la Terre n'étant pas homogène, les ondes P et S sont réfléchies, réfractées par les différentes

couches. Elles peuvent être aussi guidées par la surface du sol et former alors les ondes de Rayleigh et de

Love, dites ondes de surface. Celles-ci arrivent plus tard et se propagent de manière complexe. Document 2 : Vitesse des ondes P et S en fonction de la profondeur

Document 3 : Tremblement de Terre en France

Le 3 aout 2011 un séisme de magnitude 4,5 s'est produit a proximité de Barjac dans le Gard. Sa profondeur

a été estimée à 2 km. Lors de ce séisme des ondes ont atteint 3 sismographes (CIVF, EMCF, AIXF) du réseau

CSE de la France dont voici les relevés.

Document 4 : Carte localisant la position de chaque sismographe

Exploitation :

A partir des documents, répondre aux questions suivantes :

1) Dresser un tableau comparatif des ondes Pet S.

2) Mesurer pour chaque sismographe l'heure tP (onde P) et tS (onde S) d'arriǀĠe de ces ondes.

3) On note :

D la distance séparant l'épicentre du sismographe; t0 l'heure à laquelle se produit le séisme; vP et vS la célérité de ces ondes. Déterminer la relation entre D, t0, vP et tP, puis celle entre D, t0, vS et tS.

4) Généralement on ne connaît pas l'heure t0, déterminer alors une relation entre D, vP, vS, tP et tS.

5) Vu la profondeur du séisme donner la valeur de vP et vS. Pourquoi les ondes P subissent-elles des

variations de vitesse ?

6) Calculer alors les distances respectives des sismographes a l'épicentre.

AE1 LE SISMOMETRE

Compétences exigible :

Chaque jour, la planète est secouée par des séismes. Certains sont destructeurs, d'autres imperceptibles. Comment

les scientifiques arrivent-il à localiser précisément ces tremblements de Terre ?

A Le sismographe vertical

Document 1 : Fonctionnement d'un sismomètre.

Sur le site du CEA, utiliser le lien suivant pour visualiser l'animation concernant le fonctionnement d'un sismomètre :

Certains sismomètres sont constitués d'une masse assez lourde, fixée à un bras suspendu par un ressort au-dessus d'un bâti solidaire du sol. A l'autre extrémité du bras, une bobine conductrice est plongée dans un aimant, qui repose sur le bâti. Lorsque le sol tremble, le bâti suit les vibrations provoquées par le passage des ondes sismiques.

Source CEA

1. Comment expliquer que la bobine reste immobile malgré le mouvement du bâti ?

2. Pourquoi choisit-on une masse assez lourde à placer sur le bras ?

3. Que se passe-t-il aux bornes de la bobine lorsque des vibrations apparaissent ?

B - Modélisation d'un sismographe vertical

Document 5 : Liste du matériel disponible.

une bobine une potence un ressort une masse de 50g et un aimant un système d'acquisition relié à un ordinateur le logiciel Atelier Scientifique

A l'aide du matériel disponible, proposer un montage permettant de modéliser un sismographe (ou sismomètre)

vertical.

Faire le schéma du montage, puis, après accord du professeur, réaliser ce montage et effectuer une acquisition

informatisée. matériel par table : une bobine une potence un ressort une boîte de masses marquées un système d'acquisition relié à un ordinateur le logiciel Atelier Scientifiquequotesdbs_dbs13.pdfusesText_19

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