[PDF] 02-Matrice volc expl ou eff

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TITRE : VOLCANS EXPLOSIFS / EFFUSIFS FICHE PROFESSEUR classe :4ème durée : 1 heure la situation-problème Guillain, un élève passionné de géologie, a récemment vu à la télévision un documentaire sur l'éruption du Mont Pelé le 8 mai 1902 qui détruisit la ville de Saint Pierre, alors préfecture de la Martinique. Surpris devant les dégâts provoqués par l'érupti on volcanique, il demande à Edw ina ce qui est responsable d' éruptions vio lentes pour certa ins volcans (= volcans explosifs), alors que dans d'autres cas, les éruptions se manifestent par des coulées de lave beaucoup moins violentes (= volcans effusifs). Edwina lui répond que la différence principale entre les deux types d'éruptions volcaniques est à rechercher dans le comportement différent du magma vis-à-vis des gaz qui assurent sa remontée vers la surface... le(s) support(s) de travail Un tube en U contenant du ketchup, un tube en U contenant du ketchup et de la purée (tubes déjà préparés), eau du robinet, deux moitiés d'un cachet effervescent, compte-gouttes, deux bouchons (à maintenir en place). Document 2 : Texte sur la qualité des magmas. Photographies et schémas interprétatifs d'éruptions effusive et explosive. le(s) consigne(s) donnée(s) à l'élève A l'aide des documents et du matériel disponibles sur votre paillasse, aider Edwina à montrer quelle caractéristique du magma permet d'expliquer les deux types d'éruptions volcaniques vues en cours. Pour cela, Edwina doit utiliser une démarche expérimentale. Proposer une démonstratio n qui s'ins crive dans une démarche expérimentale. Ce lle-ci doit comporter une manipulation et un schéma récapitulatif permettant à Edwina d'expliquer que certaines éruptions volcaniques sont effusives et d'autres sont explosives. dans la grille de référence les domaines scientifiques de connaissances • L'univers et la Terre : La planète Terre présente une structure et des phénomènes de dynamique interne Pratiquer une démarche scientifique ou technologique les capacités à évaluer en situation les indicateurs de réussite • Observer, rechercher et organiser les informations. Extraire des informations d'un texte, d'une expérience. Toutes les informa tions utiles sont extraites des documents (tex te, photographies, schémas), en accord avec le sujet. Pas de hors-sujet. Les informations sont exactes. • Réaliser, manipuler, mesure r, calculer, appliquer des consignes. Réalisation d'un schéma. Le sché ma représente fidèle ment (exactitude) le s expériences , il indique la totalité des éta pes (pertinence). Il est correctement légendé et titré • Raisonner, argumenter, démontrer. Proposer une démarche expérimentale de résolution. Le problème soulevé par Edwina est extrait et correctement rédigé. L'hypothèse est en relation avec le problème posé et correct ement rédigée. Proposer une expérience. Le protocole proposé est en lien avec l'hypothèse testée (pertinence). L'expérience proposée permet de mettre à l'épreuve l'hyp othèse (témoin et test) Exploiter les résultats Des résult ats observables sont

Pratiquer une démarche scientifique ou technologique les capacités à évaluer en situation les indicateurs de réussite obtenus (efficacité). Les résult ats sont correctement exploités (exactitude). Proposer une démarche expérimentale (suite et fin). Validation ou non de l'hypothèse. La conc lusion est correctement rédigée. • Communiquer à l'aide de langages ou d'out ils scientifiques ou technologiques. Expliquer à l'écrit les étap es d' une démarche. Organisation des données dans un ordre logique, cel ui de la démarche expérimentale. Présentation de l'observation des documents. Présentation de l'expérience réalisé e sous forme d'un schéma. Démarche correctement rédigée (grammaire, orthographe, écriture, soin...). dans le programme de la classe visée les connaissances les capacités Le volc anisme est l'arrivée en surface de magma et se manifeste par deux grands types d'éruptions. Les manifestations volcaniques sont des émissions de lave et de gaz. Les matér iaux émis con stituen t l'édifice volcanique. Formuler des hypothèses sur les causes des éru ption s volcaniques différentes. Participer à la conception d'un protocole et le mettre en oeuvre avec le matériel mis à disposition. Valider ou invalider les hypothèses formulées. Mettre en oeuvre un e démarch e expérimentale pour expliquer les éruption s volcaniques différentes à par tir d'observations et d'expériences. les aides ou "coups de pouce" aides à la démarche de résolution : Pour aider Edwina vous devez : Mettre en relation les informations tirées du texte avec les consignes. (Si vous y arrivez sans aide : Niveau 2 = niveau confirmé). Mettre en relation les informations tirées du texte avec le matériel mis à disposition : repérer le seul paramètre à tester (seule différence entre les deux expériences). (Si vous y arrivez sans aide : Niveau 3 = niveau expert). Présenter les différentes ét apes d'une démarche expérimentale (Si vous y arrivez sans aide : Niveau 3 = niveau expert). Proposer un protocole expérimentale (Si vous y arrivez sans aide : Niveau 3 = niveau expert). Effectuer un geste technique : réaliser une expérience. (Si vous y arrivez sans aide : Niveau 2 = niveau confirmé). apports de savoir-faire : Si vous ne parvenez pas à trouver les informations utiles du texte, vous pouvez utiliser " l'Aide à la lecture du texte » (Niveau 1 = niveau débutant). Pour adopter une démarche expériment ale (Niveau 2 = ni veau confirmé), vous pouvez utiliser la fiche mé thode " Démarche expérimentale ». ! Etapes précises de la démarche expérimentale si l'élève n'y parvient toujours pas (Niveau 1 = niveau débutant), vous pouvez utiliser la fiche " La démarche expérimentale à utiliser pour aider Edwina ». Pour rédiger le problème, vous pouvez utiliser la fiche " Aide à la rédaction du problème ». Pour rédiger l'hypothèse, vous pouvez utiliser la fiche " Aide à la rédaction de l'hypothèse ». Pour proposer un protocole expérimental (Niveau 2 = niveau confirmé), penser à réaliser deux expériences (un témoin et un test). Les deux ne diffèrent l'une de l'autre que par un seul facteur.

!Si vous ne voyez vraiment pas comment rédiger votre protocole expérimental (Niveau 1 = niveau débutant), vous pouvez utiliser la fiche d'aide : " Protocole des expériences ». Il faudra tout de même réaliser le schéma et y rajouter les résultats. Pour effectuer correctement un geste technique, vous pouvez utiliser la fiche " Aide à la réalisation d'une expérience » apports de connaissances : On obse rve deux types d'érupti ons volcaniques à la surface de la Terre : les éruptio ns effusives et les éruptions explosives. Le moteur de l'ascension du magma des profondeurs de la Terre vers la surface est le gaz contenu dans le magma, qui, en remontant vers la surface, entraine avec lui le magma. les réponses attendues Problème soulevé par Edwina : Comment expliquer que certaines éruptions vo lcaniques soi ent explosives et d'autres soient effusives ? Hypothèse explicative tirée du texte : le type d'éruption d'un volcan dépend de la viscosité du magma qui remonte vers la surface : plus le magma est fluide, plus l'éruption sera effusive, plus le magma est visqueux, plus le gaz remontera difficilement vers la surface, entrainant une augmentation de la pression et une éventuelle explosion. Pour montrer que cette hypothèse est vraie, on se propose de réaliser les expériences suivantes : Résultats : Expérience 1 (=témoin) : Avec le ketchup seul, les gaz libérés par la moitié de cachet effervescent provoquent un écoulement du ketchup le long de la paroi du tube en U. La sortie du ketchup est " effusive ». Expérience 2 (=test) Avec le ketchup et la purée, les gaz libérés par la moitié de cachet effervescent provoquent une sortie " en aiguille » du mélange. La sortie du mélange est " explosive », comme pour l'éruption du Mont Pelé en 1902. Le seul facteur différent entre ces deux expérience est la présence de la purée plus visqueuse dans l'expérience 2, c'est donc la viscosité du magma qui est responsable du type d'éruption volcanique : l'hypothèse est validée. Conclusion : On déduit de notre manipulation, que le magma visqueux provoque des éruptions explosives, et un magma plus fluide provoque des éruptions effusives lors de la remontée du magma vers la surface de la Terre. Eau du robinet avec moitié de cachet effervescent (même quantité) Mélange purée et ketch up (même quantité) Seul paramètr e différent = présence de purée conférant une forte viscosité Ketchup Expérience témoin Expérience test Eau du robinet avec moitié de cachet effervescent (même quantité) Mélange purée et ketchup (même quantité) Le mélange purée ketchup sort du tube en U, sous forme d'une " aiguille » ou de " dôme » (= volcan explosif) Ketchup Le ketchup sort du tube en U en coulant le long de la pa roi (= volcan effusif) Expérience témoin Expérience test Schémas présentant les expériences réalisées pour montrer l'influence de la viscosité du magma dans le type d'éruption volcanique

Spallanzani (1729-1799) à la fin du XVIII

ème

siècle, la différence entre les types d'éruption (et donc entre

les différents édifices volcaniques qui en résultent) provient de la différence entre les types de magmas et

plus précisément de leur viscosité*. La viscosité d'un magma est liée à sa teneur en SiO 2 . On distingue des magmas hyper siliceux (SiO 2

75%) très visqueux et des magmas hypo siliceux (SiO

2 / 50%) fluides. - si un magma est fluide, le gaz s'échappe facilement et le magma remonte tranquillement pour couler le long du volcan. effusif : il se forme des fontaines de lave ; - si un magma est visqueux, le gaz va rester emprisonné et va s'accumuler ce qui provoque une

augmentation de la pression et des éruptions plus violentes. La lave émise est alors visqueuse.

*Viscosité : visqueux.

éruption explosive

Photographie de éruption (=volcan

effusif)

Photographie de " » sortant du

(=volcan explosif

Document 2 :

quotesdbs_dbs33.pdfusesText_39

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