Les séismes
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Diversité et propriétés des ondes sismiques

Cette activité permet de mettre en évidence les différentes caractéristiques des ondes sismiques.

Type d’activités
Utiliser le manuel pour rechercher des informations.

Niveau
Première S.

Type d’organisation du travail
Activité intégrée au déroulement du cours lors d’une séance en groupe.
Travail en groupes de deux élèves avec mise en commun et critique des résultats.

Durée
Trente minutes.

Matériels et documents nécessaires
Manuel Sciences de la vie et de la terre, Collection Raymond Tavernier, Claude Lizeaux, Première S, Éditions Bordas, 2001.

Fiche de l’activité.
Transparent ou ordinateur avec vidéoprojecteur pour la mise en commun des résultats.

Compétences-capacités visées
S’informer en utilisant le manuel et en organisant les données.
Raisonner en posant les problèmes et en trouvant leurs solutions, en émettant des hypothèses, en interprétant des résultats et en tirant des conclusions.
Réaliser en faisant les calculs demandés.

Déroulement
Travail par groupes de deux suivi d'une mise en commun après chaque question résolue.

1. À partir du texte du document 2, p. 240, titrer et légender les schémas 1 et 2.

2. Expliquer brièvement le principe de fonctionnement du sismomètre.
Réponse : Le sismomètre est formé d’un pendule à forte inertie accroché à un support qui se déplace avec le sol en mouvement. Le pendule, à cause de son inertie reste immobile. Le sismomètre est muni d’un système d’amplification des signaux et d’un système d’enregistrement du temps.

3. Indiquer par des flèches, sur les schémas 1 et 2, le sens du déplacement du socle qui a permis d’obtenir l’enregistrement visible sur le cylindre.
Réponse
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Schéma 1 : Sismomètre horizontal
1 : masse du pendule
2 : cylindre enregistreur
3 : sismogramme
4 : support
5: stylet inscripteur
----( et (

Schéma 2 : Sismomètre vertical


4. En réalité, trois sismomètres sont nécessaires pour enregistrer toutes les vibrations (p. 242. 1). Expliquer le rôle de chacun.
Réponse : Pour enregistrer tous les mouvements du sol, il faut deux sismomètres horizontaux orientés perpendiculairement l’un à l’autre nord-sud et est-ouest, ainsi qu’un sismomètre vertical.

5. Indiquer la localisation du séisme et les deux sites d’enregistrement.
Réponse : Le séisme a eu lieu dans l’île Sakhaline, le 4 août 2000. Il a été enregistré par les stations Kipapa Gulch (KIP) , île Hawaï et Saint-Sauveur-Badole (SSB) en France. Les stations sont organisées en réseau.
Sakhaline est une île montagneuse de la Russie située entre la mer d’Okhotsk et celle du Japon. Les îles Hawaï sont situées dans l’océan Pacifique.

6. On enregistre les ondes P (ondes premières) et les ondes S (ondes secondes). Expliquer le décalage de temps d’arrivée des trains d’ondes entre les deux enregistrements.
Réponse : Le décalage de l’arrivée des ondes P s’explique par la distance épicentrale de chaque station.

7. Calculer la vitesse de propagation des ondes P en km/s, à partir du temps d’arrivée de ces ondes et de la distance épicentrale (tableau sous le graphique).
Réponse : Vp KIP = 10,7 km/s ; Vp SSB = 12,2 km/s, quand la distance épicentrale augmente, Vp augmente.

8. Formuler des hypothèses expliquant les différences observées pour Vp.
Réponse : Il existe des ondes P différentes. Vp varie avec la distance épicentrale, c’est-à-dire que Vp n’est pas une caractéristique de l’onde mais de la distance épicentrale ; Vp varie avec le milieu traversé.

9. À partir des mesures physiques expérimentales réalisées avec différentes roches, confirmer, infirmer, développer les hypothèses explicatives (document 4, p. 247).
Réponse : Les mesures montrent que Vp varie avec la densité et la nature de la roche, donc les ondes P ont pu traverser des milieux de nature différente avant d’être enregistrées par la station sismique. On ne peut pas infirmer l’hypothèse que Vp est une caractéristique de la distance épicentrale et non de l’onde car les données sont insuffisantes.

10. À partir du document 3 p. 243 et de la p. 248, compléter le tableau indiquant les principales caractéristiques des trois types d’ondes sismiques.

Propriétés
des ondes
Zone de propagation
dans le globe
Déplacement
des particules du sol
Propagation
dans les solides
Propagation
dans les liquides
V (km/s)
P






S






L






Réponse

Propriétés
des ondes
Zone de propagation
dans le globe
Déplacement
des particules du sol
Propagation
dans les solides
Propagation
dans les liquides
V (km/s)
P

Ondes de volume
traversant le globe
Ondes de compression-dilatation
Les particules se déplacent parallèlement à la direction de propagation.
Oui.

Oui.

De 5,5 km/s
à
12 km/s.
S

Ondes de volume
traversant le globe
Ondes transversales, de cisaillement
Les particules se déplacent perpendiculairement à la direction de propagation.
Oui.

Non.

De 3,5 km/s
à
6 km/s.
L

Ondes circulant sous
la surface du globe
Les particules du sol se déplacent comme la houle.
Oui.

Oui.

4 km/s.





© CNDP - CRDP de l’académie d’Amiens – « Thém@doc » – Les séismes, 2006.
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