Origine du phénomène - Académie d'Orléans-Tours | Sciences ...

|Thème : OBSERVER - Ondes et matière |
|(Sous-thème : Ondes et particules) |
|Type de ressources : |
|Exemple d'interdisciplinarité (SVT-physique) illustrant les notions du |
|programme et permettant un approfondissement. Références |
|bibliographiques et sitographie. |
|Notions et contenus : |
|Houle, ondes sismiques, ondes sonores, magnitude d'un séisme sur |
|l'échelle de Richter. |
|Compétence travaillée ou évaluée : |
|Extraire et exploiter des informations. |
|Nature de l'activité : |
|Activité documentaire + exercice. |
|Résumé : |
|Les élèves disposent de divers documents concernant le séisme qui a |
|frappé le Japon en mars 2011 (interview d'un géologue, article |
|scientifique, extrait du JT, cartes, schémas, sismogrammes, extrait d'un|
|blog ....). Ils doivent sélectionner les documents pertinents pour |
|comprendre ce qui se passe lors d'un séisme et expliquer comment se |
|forme un tsunami. Ils utiliseront ensuite le modèle explicatif obtenu |
|pour prévoir l'arrivée du tsunami à Tahiti et confronter la prévision |
|réalisée à la situation réelle. |
|Mots clefs : séisme, ondes sismiques, onde mécanique, houle, tsunami, |
|magnitude, modèle, extraire et exploiter des informations. |
|Académie où a été produite la ressource : Académie d'Orléans-Tours. |
|http://physique.ac-orleans-tours.fr/ |








Le séisme de mars 2011 au Japon

Conditions de mise en ?uvre : activité de découverte en classe d'une durée
de 2 heures (si on réalise toutes les étapes).

Les élèves disposent de divers documents concernant le séisme qui a frappé
le Japon en mars 2011 (interview d'un géologue, article scientifique,
extrait du JT, cartes, schémas, sismogrammes, extrait d'un blog ....). Les
élèves doivent sélectionner les documents pertinents pour comprendre ce qui
se passe lors d'un séisme et expliquer comment se forme un tsunami.
L'activité se déroulera en trois étapes :

. La première étape consiste à mobiliser ses connaissances pour
répondre à des questions concernant le séisme et les ondes
sismiques.

. La deuxième étape consiste à établir un modèle explicatif du
tsunami en exploitant les informations fournies par un géologue et
un modèle de propagation de la houle.

. La troisième étape consiste à utiliser le modèle pour prévoir
l'arrivée du tsunami à Tahiti et à confronter la prévision réalisée
à la situation réelle.

Les informations fournies sont volontairement abondantes. Certains
documents (« documents parasites ») ne sont pas pertinents, dans le sens où
ils présentent des informations inutiles voire incongrues pour répondre à
la problématique posée (extrait du JT, extrait d'un blog, calendrier des
marées ...). Il incombe aux élèves de s'interroger sur la valeur
scientifique des informations et sur la pertinence de leur prise en compte
pour trier les informations fournies avant de les utiliser.

Pour faciliter la mise en ?uvre de la démarche de modélisation, des fiches
« coup de pouce » pourront être distribuées en fonction des points de
blocage rencontrés.

En prolongement de l'activité, un exercice sur la notion de magnitude d'un
séisme est proposé. Il pourra être réalisé en classe comme recherché à la
maison.

L'activité complète est longue mais elle permet d'aborder les notions au
programme tout en travaillant la compétence Extraire et exploiter des
informations. L'essentiel de cette partie du programme peut donc être
traité par le biais de cette activité. Une synthèse pourra être ensuite
réalisée.

L'activité peut être modulée. Si l'on ne souhaite proposer que l'étape n°1
(« Lire et comprendre »), on mettra à disposition des élèves les documents
1 à 5 et 7 à 8. Si l'on souhaite centrer l'activité des élèves sur la
capacité « élaborer un modèle » : on pourra leur fournir les documents 1 à
4 et 6 à 11 (on précise que seuls les documents 2, 3, 7 et 9 sont
essentiels à l'élaboration du modèle).

On pourra utiliser l'espace numérique de travail (ENT) de l'établissement
pour proposer une version numérisée des documents et éviter ainsi de faire
de nombreuses photocopies. Le recours à l'ENT pourra permettre
éventuellement une lecture en amont des documents.


Extrait du BO :

|Notions et contenu |Compétences exigibles |
|Les ondes dans la matière |Extraire et exploiter des |
|Houle, ondes sismiques, ondes |informations sur les manifestations|
|sonores. |des ondes mécaniques dans la |
|Magnitude d'un séisme sur |matière |
|l'échelle de Richter. | |

Compétences travaillées :

. Compétences du préambule du cycle terminal : pratiquer une démarche
scientifique (rechercher, extraire et organiser l'information utile,
mettre en ?uvre un raisonnement, communiquer à l'écrit) ; établir des
liens avec d'autres disciplines.
. Compétences « extraire et exploiter » : s'interroger de manière
critique sur la valeur scientifique des informations et la pertinence
de leur prise en compte ; extraire et organiser des informations
utiles ; exploiter ces informations pour établir un modèle ; confronter
un modèle à des résultats expérimentaux ; communiquer de façon écrite.

Prérequis : onde mécanique, propagation d'une onde, célérité d'une onde,
notions de géologie de SVT-1ère S.
11 mars 2011 ...

Une terrible catastrophe frappe les côtes nord-est de l'île de Honshu, au
Japon. La terre commence par trembler violemment puis un raz de marée
destructeur s'abat sur les côtes pulvérisant tout sur plusieurs kilomètres
dans les terres. Le bilan est très lourd : de nombreuses victimes et
destructions sont à déplorer. La centrale nucléaire de Fukushima a subi
d'énormes dommages et des émissions radioactives commencent à s'échapper de
ses flancs ...
Vous disposez de divers documents concernant cette catastrophe. Vous devez
sélectionner les documents pertinents pour comprendre ce qui se passe lors
d'un séisme et expliquer les dégâts occasionnés. Vous étudierez ensuite le
tsunami qui a suivi le séisme pour en expliquer la formation et les
caractéristiques. Enfin, vous utiliserez votre modèle explicatif pour
prévoir l'arrivée du tsunami sur l'île de Tahiti.


Première étape : lire et comprendre

Lisez attentivement les documents fournis et sélectionnez les documents qui
contiennent les informations qui vous permettront d'apporter des réponses
argumentées aux questions suivantes :


1. Quelle est la cause du séisme qui a ébranlé l'île de Honshu le 11 mars
2011 ? Vous pourrez utiliser vos connaissances de géologie de 1ère pour
étoffer votre réponse.
2. Que signifie heure UTC ? Quelle heure était-il à Paris lorsque s'est
produit ce séisme ?
3. En quoi les ondes sismiques sont-elle des ondes mécaniques ?
4. Pourquoi est-il nécessaire d'enregistrer les mouvements des sismomètres
dans trois directions orthogonales pour un même lieu ?
5. Que représente le document 5 ? A quoi correspondent les traits
verticaux gris ?
6. Quelles sont les ondes sismiques les plus rapides, les ondes P ou les
ondes S ? Justifier.
7. Pourquoi les ondes S sont-elles arrêtées par le noyau externe de la
Terre ?
8. Parmi les ondes sismiques, laquelle a les caractéristiques d'une onde
sonore ? Pourquoi ?
9. En étudiant le mode de propagation des ondes sismiques, déterminer les
modifications spécifiques engendrées par chaque type d'onde sur un
immeuble situé à la verticale du foyer d'un séisme profond. Préciser la
chronologie des évènements.

Deuxième étape : établir un modèle

A l'aide des documents que vous sélectionnerez, expliquez :
. comment s'est formé le tsunami qui a ravagé la côte nord-est de d'île
de Honshu le 11 mars 2011 ;
. comment il s'est propagé à travers l'océan (en précisant la longueur
d'onde et la vitesse de l'onde par laquelle il pourrait être
modélisé) ;
. comment la vague a pu atteindre une telle hauteur à l'approche des
côtes.


Il s'agit d'établir un modèle explicatif du phénomène. Vous devez organiser
votre réponse. Des explications claires, soutenues par des arguments
scientifiques voire des calculs sont attendues. Il faudra citer les
références des documents sélectionnés et utiliser un vocabulaire adapté et
une langue correcte. En cas de « panne d'inspiration », vous disposerez de
diverses fiches « coup de pouce » pour vous aider à réaliser votre mission.
Faites appel à votre professeur pour obtenir ces fiches si besoin.

Troisième étape : utiliser et valider le modèle

Utilisez votre modèle pour prévoir l'heure d'arrivée du tsunami à Papeete
sur l'île de Tahiti (située à 9500 km de l'épicentre et présentant un
décalage horaire de -11 h avec Paris l'hiver) et confrontez votre réponse à
la situation réelle. Vous commenterez alors la validité de votre modèle.
Une fois votre prévision achevée, vous attendrez le feu vert de votre
profess