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Résumés  

Résumé :   La structure du globe a été établie de manière expérimentale par l’analyse de séismes, elle a montré un certain nombre de discontinuités dans sa structure : le Moho (limite supérieure du manteau), le noyau avec ses parties solide et liquide.  Ces événements sont enseignés en SVT en 1ère S. Cependant,  l’illustration expérimentale est  faite de manière optique, en utilisant la seconde loi de Descartes relative à la réfraction de la lumière. Certes c’est visuel, mais physiquement faux.  Nous avons choisi d’illustrer ce TP de manière mécanique, en vous intéressant à la propagation des ondes, en provoquant un « gigantesque » séisme, dans une maquette du globe terrestre en béton et bardée de capteurs piézo.  À ce  jour nous sommes parvenues à montrer mécaniquement  l'existence de zones d'ombre sismique à  la surface du globe, montrant  l'hétérogénéité de  sa  structure, mais  aussi  à expliquer  la disparition des ondes  S  (transversales) dans  le noyau externe  liquide. Nous continuons d’exploiter  les signaux reçus, par  les « différentes stations », pour une  interprétation plus fines des phénomènes enregistrés. Nous construisons d’autres maquettes pour faire varier certains paramètres.        

Abstract:  The structure of the Earth was established experimentally by analysis of earthquakes.  It showed some discontinuity  in this structure: the Moho (upper mantle), the core with its solid and liquid parts.  These  events  are  taught  in  laboratory  work  of  geology.  However,  the  experimental  illustration  is  made  by  using  the Snell/Descartes’ second law on the refraction of light. Of course, it's visual, but it’s wrong on physics.  We have chosen to illustrate this lab work in a mechanical way, by using wave’s propagation, caused by a "mega earthquake" on a “scale” model of Earth, made in concrete and covered in piezoelectric sensors.  We have succeeded so far to show, mechanically, the existence of shadow seismic zones on a model of Earth, showing the heterogeneity of its structure, but also to explain the disappearance of S waves (transverse) in the liquid outer core. Now, we continue  to  analyze  the  signals  received  by  the  piezoelectric  sensors,  for  a more  precise  interpretation  of  the  recorded phenomenon. We have built, other models, to change some parameters.

 

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SOMMAIRE 

Résumés  2 

Nos partenaires  3 

LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES  6 

STRUCTURE INTERNE DU GLOBE  8 

Les premières hypothèses.  8 

L’apport de la sismologie.  9 

La présentation de la structure du globe en TP de SVT  11 

POURQUOI N’Y A­T­IL PAS D’ONDE S DANS UN LIQUIDE ?  12 

LA MESURE DE CELERITE DU SON DANS DIFFERENTS MATERIAUX  13 

Le choix des récepteurs  13 

Le logiciel Audacity  14 

Le dispositif de mesure  14 

Les mesures  15 

Exploitation des mesures  16 

Les lois de Descartes  18 

CONSTRUCTION DE LA MAQUETTE  20 

Le dimensionnement  21 

La construction version 1  22 

La construction version 2  25 

L’instrumentation et le dispositif d’acquisition  26 

La directionnalité des capteurs  26 

Séismes artificiels  28 

Les résultats  30 

CONCLUSION  34 

REMERCIEMENTS.  35 

BIBLIOGRAPHIE  36 

« Les Olympiades : une expérience inoubliable !! » 37 

« Les Olympiades de physique : une aventure expérimentale » 39 

« Un réel plaisir d’y participer !! » 41 

« Olympiades un jour, Olympiades toujours » 43 

5

 

 Après  les Olympiades  2007,  toutes  les  cinq  issues  de  trois  groupes  différents  avons  décidé  de  renouveler  le challenge en 2008.   En  effet,  les  Olympiades  de  physiques  nous  ont  apportées  beaucoup,  notamment  une  visite  de  l’Ecole Polytechnique de Paris au mois de mai, dans laquelle des physiciens nous ont fait partager leur passion pour cette matière.  Cela  nous  a  également  permis  d’utiliser  nos  sujets  pour  les  T.P.E  dans  lesquels  nous  avons  toutes obtenus d’excellents résultats, ce qui a d’ailleurs amplifié la déception de l’absence des T.P.E pour la Terminale…   Le choix de notre  sujet n’a pas été  très difficile étant donné que  le programme de 1ère en SVT  traitant  sur  la géologie  nous  avait  très  intéressées  plus  particulièrement  les  ondes  qui  feront  une  grande  partie  de  notre programme de terminale S en physique. De plus, coïncidence, nous avons ensuite appris que 2009 était  l’année mondiale de l’astronomie, pour comprendre la structure de l’univers, il faut commencer par notre planète  Le choix du sujet fut définitif lorsque nous nous sommes rendues au Palais de la découverte et que nous sommes tombées sur une exposition traitant des séismes. C’est ici que nous avons rencontré Yves CANSI du C.E.A, qui nous a  donné  de  nombreux  renseignements  sur  les  ondes  sismiques  dans  le  noyau.  Ceci  nous  a  rappelé  que  le programme de S.V.T nous montrait que  l’analyse des  séismes permet de  remonter à  la  structure du globe  (et qu’en terminale nous apprendrons qu’elle permet aussi de montrer autre chose.) Un  graphique montrant  l’évolution  de  la  vitesse  des  ondes  sismiques  en  fonction  de  la  profondeur  nous  est soudain revenu à l’esprit (Figure 1). 

 Figure 1 : évolution de la célérité des ondes en fonction de la profondeur 

 Nous voyons clairement que deux types d’ondes traversent  le globe et sont capables de nous renseigner sur  la structure interne de la Terre : les ondes longitudinales nommées P et les ondes transversales dites S. En  fonction  de  la  profondeur,  ces  ondes  présentent  des  variations  plus  ou moins  brutales  de  leur  vitesse  de propagation, certaines sont même amenées à disparaître. En  corrélant  nos  cours  de  géologie  de  la  classe  de  première  et  ceux  de  physique  de  terminales,  nous  nous sommes donc  intéressées  à  l’étude de  la  structure  interne du  globe  :  comment est‐il possible d‘expliquer  ces variations brutales de la célérité des ondes ? Peut‐on modéliser une Terre qui nous permettrait de reconstruire ce graphique ? Au  cours  de  ce  dossier,  nous  allons  donc  tenter  de  révéler  comment  la  sismologie  à  permis  de  montrer l’hétérogénéité de la composition interne de la Terre.  

6

Les ondes mécaniques progressives  « Une onde mécanique progressive est le phénomène de propagation d’une perturbation dans un 

milieu sans transport de matière » selon  le sacrosaint BO (Bulletin Officiel et non pas Buridant Olivier ! comme nous le dit souvent notre professeur). 

 Une onde  peut être : 

• transversale  lorsque  le  déplacement  des  points  du  milieu  de  propagation  s’effectue perpendiculairement à sa direction de propagation, en géologie on parle d’onde S.  

• longitudinale lorsque ce déplacement s’effectue parallèlement à sa direction de propagation. En géologie on parle d’onde P.  

Ces termes P et S viennent simplement du fait qu’elles arrivent en première ou seconde position sur les séismographes. Un moyen mnémotechnique L, comme longitudinale, est avant T comme transversale. 

 Les  ondes  sonores  sont    des  ondes  longitudinales,  car  en  se  propageant,  elles  créent  de  proche  en proche des zones de compression‐détente du milieu de propagation. 

 Célérité d’une onde  

La célérité, v, d’une onde est le rapport entre la distance, d, parcourue par la perturbation par la  durée 

Δt du parcours. 

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v : célérité de l’onde (m.s‐1),  d : distance parcourue par l’onde (m),  

Δt : durée du parcours (s)  Puisque  la propagation se fait sans transport de matière, on préfère utiliser le mot célérité. 

 Propriétés générales des ondes 

 

• Une  onde  se  propage  dans  toutes  les  directions  qui  lui  sont  offertes.  Dans  un milieu  à  une dimension,  il  n’existe  qu’une  seule  direction  de  propagation  ;  à  deux  dimensions,  l’onde  se déplace dans toutes les directions contenues dans le plan ; et dans un milieu à trois dimensions, l’onde progresse dans toutes les directions de l’espace. 

 

• Une  onde  réalise  un  transfert  d’énergie  sans  transport  de  matière.  Pour  produire  une perturbation en A, il faut fournir de l’énergie mécanique.   

• La  célérité  d’une  onde  est  une  propriété  du milieu  de  propagation,  dans  un milieu  élastique donné, la célérité d’une onde est constante. Elle dépend donc des propriétés et de la nature du milieu, dans l’air : c = 340 m.s‐1 (à 20°C et 1013 hPa), dans l’eau : c = 1500 m.s‐1 (à 20°C). 

7

 

• Deux ondes peuvent de croiser sans se perturber.  

• Comme  toutes  les  ondes  (y  compris  les  ondes  électromagnétiques  comme  la  lumière)  elles peuvent être réfractées, réfléchies, ou diffractées. 

Dans le cas d’ondes mécaniques progressives périodiques (qui se répètent identiques à elles mêmes au cours du temps), on peut ajouter qu’un milieu est dit dispersif si la célérité des ondes varient en fonction de la fréquence.  S’agissant des ondes sismiques, on ne peut pas franchement parler d’onde périodique même si chacune sera  caractérisée  par  une  période  qui  lui  est  propre.  Les  fréquences  dans  ce  cas  sont  d’ailleurs  très petites, on parle alors d’infrason. Lors d’un séisme,  il y a un grand mélange de type d’ondes générées. L’exploitation des enregistrements  n’est pas facile, « c’est un métier à part entière », nous avait confié M. Cansi lors de notre visite au Palais de la Découverte.     

8

  

Structure interne du globe    

Les premières hypothèses.     

La  structure  interne  du  globe  resta  longtemps  un  véritable  mystère,  à  l’origine  de  nombreuses hypothèses.  Longtemps la Terre fut considérée comme une boule ayant en surface une croûte, mais dont l’intérieur pouvait présenter différentes  compositions,  telles que de  l’air approvisionnant notre atmosphère, de l’eau à l’origine des océans, mais aussi une source chaude s’échappant par les volcans.     C’est pourquoi au XVIIe siècle, Descartes émettait l’hypothèse que la Terre était un ancien Soleil refroidi.  Au  XVIIIe  siècle, Georges  de  Buffon  suppose  que  la  Terre  primitive  était  en  fusion,  de  composition homogène.     Celle‐ci se serait formée par accrétion de corps célestes de plus en plus gros.  Ce bombardement météoritique,  libérant de  la chaleur, serait alors à  l’origine de  la  fusion de  la Terre primitive.  Par gravité, la Terre s’est alors différenciée, formant différentes enveloppes.              

               Les  conditions de pression‐température pouvant  alors  régner  au  centre de  la Terre pouvaient  laisser supposer l’existence d’un noyau liquide.  Pourtant une telle idée restait à prouver, car :     « Ceux  qui  admettent  la  liquidité  de  l’intérieur  de  la  Terre  paraissent  ne  pas  avoir  songé  à  l’action qu’exercerait la Lune sur cette énorme masse liquide. Il en résulterait des marées, à l’image de celles que l’on connaît dans nos mers… mais bien autrement terribles. L’écorce de la Terre ne pourrait y résister. » 

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Pourquoi n’y a­t­il pas d’onde S dans un liquide ?  Sur  le  diagramme  classique,  nous  nous  étions  demandées  pourquoi  les  ondes  S  (transversales) disparaissaient  dans  le  manteau  liquide.  Après  de  vaines  recherches  sur  internet  et  dans  les encyclopédies de notre lycée, nous n’avions aucune information sur la propagation des ondes S dans les liquides.  Pire  cela  semblait  être  une  évidence  quand  nous  regardions  certains  sujets  de  concours … auxquels nous n’avons compris qu’une chose en déduire la nature des ondes S.   

Nous  avons  donc  contacté  des  scientifiques  par  l’intermédiaire  de  notre  professeur.  L’un  d’eux  a répondu :  « Pour qu'il y ait propagation d'une onde, il faut qu'il y ait une force de rappel. Or, dans  un  liquide,  il  n'y  pas  de  liaison  chimique  transverse  qui  donnerait  lieu,  par exemple, à un module de cisaillement.  Transversalement, il n'y a que la force de viscosité, qui amortit tout mode collectif. Il  n'y  pas  non  plus  de  liaison  longitudinale,  mais  là,  il  suffit  qu'existe  une  force répulsive  à  courte  distance,  ce  qui  donne  une  force  de  rappel  par  rapport  à  la compression. Qu'en pensez‐vous ? »  

Qu’en pensons‐nous ? Eh bien : Pour  les  ondes  longitudinales  ce  sont  les  forces  de  répulsion  qui  assurent  la  transmission  de  la perturbation et la force de rappel qui remet les choses en place après le passage de celles‐ci. Transversalement, pour entraîner une couche de  liquide,  il n’y a que  la viscosité qui  lie  les couches  les unes aux autres.  C’est alors que nous avons eu l’inspiration en faisant la queue pour aller manger à la cantine !  

• Si quelqu’un pousse,  il va créer une onde  longitudinale qui va se propager si  les  individus sont suffisamment proches les uns des autres. 

 

• Par  contre  si  quelqu’un  décide  de  s’asseoir,  il  crée  une  perturbation  transversale  qui  ne  se propagera que s’il s’agrippe à son voisin. 

 

Nous avons cherché à montrer ceci dans un aquarium avec des particules en suspension. Après avoir essayé différentes particules dans des  liquides de densité différentes, nous n’avions guère de résultats probants.  Jusqu’au  jour où  la  chance nous a  sourit.  Lors d’un TP de  Spécialité  : «détermination d’un coefficient de partage»,  la moitié de  la  classe  travaillait avec  le  cyclohexane et  l’autre moitié avec  le dichlorométhane. L’espèce à extraire était l’acide benzoïque. Après avoir effectué les différents dosages, nous avons regroupé les différentes phases organiques dans un grand bécher, pour aller le vider dans le container  réservé aux solvants organiques. Mais avant de transvaser, nous avons remarqué qu’il y avait trois phases avec une émulsion au milieu. Machinalement, nous avons testé pour voir si quelque chose était visible.  Une tige de verre, un mouvement latéral … on voyait très bien les ondes longitudinales se propager,  un  mouvement  vertical  …  rien  !  Nous  tenions  enfin,  un  moyen  de  visualiser expérimentalement que les ondes  transversales ne se propageaient pas dans un liquide. Mais pour les photographies c’est moins évident … surtout pour constater qu’on ne voit rien  ! Nous nous  ferons un plaisir de vous le montrer lors de la finale nationale.  

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e M. FEY, nui nous off,5 mm, quis équipés d’

               No

13

s différen

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’eau » micros ncours te, qui city.  

montré ension ouche 

o deux ordons (fiche 

14

Le logiciel Audacity  C’est  un  logiciel  d’étude  de  fichier  audio,  il  est  gratuit  et  téléchargeable  à  l’adresse  suivante 

http://audacity.sourceforge.net/download    (il  existe  une multitude  de  versions  pour  les  différentes plateformes : Windows, Mac OS, Linux/Unix …) 

 On le paramètre pour qu’il fasse une acquisition stéréo, dans le menu Edition … Préférences  

    On choisit : Stéréo                  et     la fréquence maximale d’échantillonnage supportée par le PC 

 

Le dispositif de mesure 

L’échantillon  est  placé  sur  des  bouchons  en  caoutchouc  pour  éviter  la  transmission  d’ondes externes ou parasites. Les capteurs sont placés sur l’échantillon en prenant soin de toujours mettre une petite couche de graisse, pour éviter la présence d’air, puis ils sont maintenus fermement en position à l’aide d’objets massifs. 

Schéma de principe du dispositif

Vers PC

Marteau

Câbles coaxiaux

Capteur piézo 1 Capteur piézo 2 Barre de granite

Bouchon en caoutchouc

Bouchon en caoutchouc

D (distance entre les centres des capteurs)

15

Un petit zoom au niveau du capteur 

Les mesures  On déclenche  l’acquisition avec  le  logiciel Audacity, puis on donne un coup de marteau  sur  le 

support, en veillant à être dans l’axe des capteurs.  Voici une copie d’écran de ce que nous obtenons.  

  Nous zoomons ensuite avec le logiciel sur la zone qui nous intéresse. 

   

2 kg

Masse marquée

Épaisseur de mousse

Couche de graisse

Capteur piézo

Bloc de granite

16

On  relève  ensuite  l’intervalle  de  temps Δt  qui  sépare  l’arrivée  de  l’événement  sur  les  deux capteurs.  

    

  Ici 0.000208 s soit 0,208 µs  

Nous avons fait 10 mesures de durée pour une distance donnée entre les capteurs, mesurée au 

réglet au ½ mm  

Exploitation des mesures  Nous  avons  procédé  ainsi  pour  différentes  distances  entre  les  capteurs,  puis  nous  avons 

transféré les données dans un tableau Excel pour tracer la courbe D = f (Δt). Puis clic droit, « ajouter une courbe de tendance », « modèle linéaire », « option », « ajouter  l’équation ».

.

xxx xxx

Sélection de la zone qui nous intéresse 

 

Ce est accepta

 

Le cNou

matériaux 

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17

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de même. . 

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Le coefficie

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  dans  difféessous. 

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érents 

 Nous tiplier 

18

Les lois de Descartes  En seconde, nous avons appris les lois de Descartes.  La première est relative à la réflexion :  « La mesure de l’angle du rayon réfléchi est égale à la mesure de l’angle du rayon incident ». Ce qui se traduit par  

r = i  La seconde est celle de la réfraction :  « Lorsqu’un  rayon  incident  i1 passe d’un milieu d’indice n1 à un milieu d’indice n2,  il  subit alors une réfraction, le rayon i2 est dévié tel que : 

n1.sini1 = n2.sini2              

(Schéma du dossier 1 mirage + 1 mirage = une belle image avec la permission de Perrine)  

Lorsqu’on passe dans un milieu moins réfringent, il existe alors un angle limite tel que : 

sin(ilim) = vn2v xn1x

 

Il y a alors une réflexion totale. 

 (Illustration  Perrine CAGNEAUX) 

 

Surface de séparation des milieux = dioptre (ici plan)

milieu 1

milieu 2

Normale

milieu 1 i1

i2

r

Rayon incident

Rayon réfracté

Rayon réfléchi

Point d’incidence I

19

C’est d’ailleurs en utilisant  ces  lois qu’on nous explique par  analogie optique  la  structure  interne du globe.  En  terminale,  nous  avons  appris  que  l’indice  de  réfraction  du milieu  est  défini  par  le  rapport  de  la célérité de la lumière dans le milieu par la célérité de la lumière dans le vide (qui vaut 299792458 m.s‐1 par définition). 

nmilieu = cv 

On peut alors définir des indices relatifs pour onde mécanique et en particulier les ondes sonores.  

N milieu = célérité de l’onde mécanique dans la référencecélérité de l’onde mécanique dans le milieu

 = vréférencevmilieu

  

  La  seconde loi de Descartes s’écrit alors : 

N1.sini1 = N2.sini2 En appliquant ce qui précède :  

vmilieu de référence

vmilieu1 .sini1 = 

vmilieu de référence vmilieu2

 .sini2 

En simplifiant  vmilieu de référence

vmilieu1.sini1 =

vmilieu de référence

vmilieu2.sini2 

sini1vmilieu1

 = sini2vmilieu2

 

 Ainsi,  lorsqu’une onde mécanique passe d’un milieu à un autre elle est  réfractée. On doit également pouvoir  observer  une  réflexion  totale  lorsqu’on  passe  d’un milieu  de  célérité  faible  à  un milieu  de célérité plus élevée.  Si on reprend nos mesures : par exemple pour le béton 2724 m.s‐1 et pour l’acier 5125 m.s‐1. 

On devrait avoir un angle limite tel que  sin(ilim) = 27245125

 = 0,5315 soit ilim = 32,10°

Nous aurions beaucoup aimé vérifier expérimentalement cette  loi de Descartes, comme on  le  fait en optique, mais à ce jour nous n’avons pas encore réussi. Il faudrait pouvoir générer des ondes planes.   Si nous ne réussissons pas à vérifier cette loi, nous allons essayer de voir ses effets, les fameuses zones d’ombre  vues  lors  de  l’exploitation  de  données  sismiques.  En  construisant  une maquette  qui  reflète fidèlement la réalité du terrain. 

Constru

Trèvisualiser l

ComCe f

 

Au difficultés plusieurs cplane. Poudu son danpour mesunotre  profmaquette effets de bpas mal defalloir dem

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Les premie 

Dans un pl’intérieur utilisé des endroits. 

 À l’

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ès  rapidemees différentmment la fafut un déba

départ, noque  nous 

couches de ur les dimenns l’eau lorsurer la célérifesseur  « oude 4 m » p

bords … et se brouettes mander l’acc

us étions pas à  tout prns  compriss, mais l’ordui  tient  sur ossible de m

ers essais : 

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’oreille, nous surtout un

 la maque

ent  nous  ats phénomèaire ? Avec qat qui a duré

us avons eallions  renmatériaux 

nsions, nouss des dernièité du son dui,  je  nous puis plus sési on fait ça de béton, e

cord de M. l

roches du bris à mesurs  la  structudre de granune  table mesurer des

mps, nous avbécher pleinpes emprun

us entendion tas de bru

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nvisagé dencontrer  podifférents, s sommes aères Olympdans l’eau nvois  bien  p

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vons pensén de sable ntés à la SVT

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20

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nçais, nous érités, mais obe.  Nous était donc . D’autant s courts ! 

 faire une met entouréT. Nous tap

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tite différenes.

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une sphèrequelque  cho sommes tamille, Maril vous faudutilisé un tule  ou  à  Rem avec uneroche assez pas mal deéchissez ! »

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 nt le modèle 

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une  maqueure internesions ? Quels au début d

e. En réflécose  de  parrès vite résrie et Morgadra au moinube de 4m …ims  pour  lae épaisseur de la densi

e place dans

c gardé  l’étt à montrerons  pas  laée de grandec notre  sy

avec un graur  faire  les côté, puis n

mais il falla 

ette  qui  noe du globe. lle forme ? du projet. 

chissant surrfaitement solues à  fairan qui ont mns quelques… ». Cela a ba  finale  régraisonnablité des caillos le lycée, il

té pour y rér qualitativa  précision de maquettystème de  c

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nous écoutio

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te, une taillcapteurs pi

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ous ne mment hiffres e plus ézo,  il 

avec à avons érents 

r nous 

21

Le dimensionnement 

Quelles dimensions donner à notre maquette pour pouvoir voir les zones d’ombres apparaître ? Au  lieu  de  travailler  de manière  empirique  nous  avons  décidé  de  travailler  à  partir  d’un  logiciel  de simulation :  le  logiciel  ondesP  (http://pedagogie.ac‐amiens.fr/svt/info/logiciels/ondesp/Ondesp.htm), « Ce  logiciel  permet  de  définir  un modèle  de  variation  des  célérités  des  ondes  P  en  fonction  de  la profondeur  dans  le  globe  terrestre.  Ces  modèles  peuvent  être  testés  en  traçant  les  rais  sismiques correspondant  au  modèle  entré »  dixit  la  page  d’accueil.  Nous  pouvons  donc  créer  un  modèle  et regarder  là où nous avons une chance de voir quelque chose ou rien (zone d’ombre). Dans  les options de ce  logiciel, on peut définir un profil de célérité en fonction de  la profondeur. Tout y est rapporté à l’échelle  de  la  terre,  soit  un  rayon  de  6380  km.  Nous  avons  contacté M.  Jean‐François MADRE,  le concepteur du logiciel, qui nous a envoyé les codes sources pour que nous puissions les modifier, nous le remercions pour sa confiance. Mais comme nous ne sommes pas des  informaticiennes, nous avons travaillé « à la BURIDANT » : on s’adapte (notre professeur nous a permis cette remarque). Si notre maquette a un diamètre de 30 cm, donc un rayon de 15 cm,  alors 1cm représente : 

 638015

 ≈ 425 km  

Donc 2  cm de maquette  correspondent    à 950  km. Pour  la  célérité, pas de  soucis,  ça  commence de manière fixe à 6,82 km.s‐1, un pixel représente 7 km (avec le logiciel) soit 0.1 mm sur notre maquette.  Si on choisit une maquette avec une couronne en béton (v= 3200 m.s‐1) de 2 cm d’épaisseur et un noyau de 10 cm de diamètre séparé par de l’air (v=340 m.s‐1), donc d’une épaisseur de 15‐2‐5 = 8 cm    Cela nous donne de 7 à 950 km une célérité de 3200 m.s‐1, de 950 à 4350 km de 340 m.s‐1, et de 4350 à 6380 km une célérité de 3200 m.s‐1. En utilisant dans  le  logiciel,  le « menu modèle » puis « entrer un modèle », nous obtenons  le profil suivant :  

  

Puis en cliquant « tracer » … « rais sismiques »…  on obtient :   

22

  

Ici aucune zone d’ombre n’est visible ! (c’est le logiciel qui donne les zones d’ombre prévues par le modèle standard). 

Maintenant, avec une couronne de 4 cm (30 cm de diamètre) et un noyau de 20 cm de diamètre on obtient :  

  

Ici,  la  zone  d’ombre  est  apparente.  Les  dimensions  ne  sont  pas  à  choisir  au  hasard, mais  de manière  raisonnée !  Il  faut une zone avec une plus  faible célérité  (la précédente était  trop grande).  Il nous fallait ensuite nous adapter au matériel disponible.  

La construction version 1  

Nous  souhaitions  faire  une  maquette  en  béton,  mais  sans  éléments  grossiers  à  cause  du phénomène  de  diffraction  possible  qui  nous  compliquerait  le  travail.  Nous  avons  appris  que  cela s’appelle du mortier. Pour plus d’informations, nous sommes allées en Génie Civil, où nous avons appris que le Pont de Millau était construit avec du béton haute performance dont le plus gros grain fait 2 mm. Bref, ce pont est fait en mortier. S’il n’y a pas d’éléments grossiers (des graviers), il y a des éléments plus fins que  le  ciment : de  la  fumée de  silice  (pour nous,  c’est  comme  si on  faisait brûler du  sable). Par 

contre, nomême) on  

Les‐1 k‐10‐3 k‐en  

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ns à respectnt CPJ 45  e de silice. sec  g d’eau. 

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23

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ns un, c'est‐

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es cristalliso

s  très  fins,  (us solide.   

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Nous avonmanipulati

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24

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droit à l’abrimie. : démouler s dû nous r

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Prépara

Passage

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ensuite padu lycée. Fitalé, du cim

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25

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Mélange à

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Maque

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ette prête à s

dans  la  couillons pour naise) et den dit en Gé

béton hauteaître. Du sans une bro

Ajou

Mise en place

sécher

nstruction. faire autree l’atelier (pénie Civil) p

e performanable de rivièuette avec 

ut d’eau

e

Nous ment. pot de pour y 

nce » : ère de notre 

En 

bulles) quabulles  aveparents/pr

L’instrum 

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Séismes artificiels  Nous avons décidé de provoquer des séismes artificiels sur notre maquette. 

 Le tremblement de terre de Sumatra‐Andaman, le 26 décembre 2004, avait une magnitude 9,3. 

L’énergie totale mise en jeu par ce séisme était de l'ordre de 5.1022 J, soit 50 ZJ (zettajoules). Seule une petite partie a été transformée en onde sismique, elle est quand même de l’ordre de 1,99.1018 J ou soit près de 2 EJ (exajoules) soit 30 000 bombes de Hiroshima.  

Quelle énergie faudrait‐il apporter à notre maquette si on veut rester à l’échelle ?  

Notre couronne de béton fait environ 30 cm soit 0,30 m de diamètre, qui représente le diamètre de la terre de 12760 km soit 12760.103 m. 

Les dimensions de notre maquette sont donc   0,30

12760.103 = 2,4.10‐8  fois celle de  la terre. Mais cela ne 

vaut que pour les longueurs, pour les volumes le rapport est de (2,4.10‐8)3 = 1,3.10‐23  Nous observons ce même rapport dans les masses : 

• La masse de la terre est de MT  = 5,9.10

24 kg  

• La masse de notre maquette Mm ≈ 15 kg (ce n’est qu’une estimation, faute d’avoir une balance assez précise au labo et de ne pas avoir le droit d’emprunter celle de l’infirmerie) 

Le rapport vaut Mm

 MT =  

155,9.1024

 =2,5.10‐24 il est vrai que notre modèle n’est pas à répartition sphérique. 

L’énergie nécessaire, pour être à l’échelle, serait dont 1,3.10‐23 x 1,99.1018 = 2,6.10‐5 J.  Nous devrions donc être capable de détecter  la chute d’une poussière de 2,6 mg tombant d’un mètre ( E = m.g.h ≈ 2,6.10‐6 x10 x 1,00 = 2,6.10‐5 J).  Ce résultat nous a beaucoup surpris.   Mais une énergie de 1,99 EJ ne représente que  l’énergie acquise par une chute de 1 m d’un objet de 

1,99.1017 kg si on le compare à la masse de la terre 5,9.1024

1.99.1017 = 2,9.107 

La masse de notre maquette divisée par ce nombre nous donne aussi un objet de l’ordre de grandeur de la poussière.  Nous  avons  travaillé,  pour  deux  d’entre  nous  sur  « la  bassoumétrie »  l’an  dernier  (la mesure  de  la poussière), nous savons a quelle point elle est présente. Même en salle blanche il y en a encore. Comment faire ? Encore un problème à résoudre ! La réponse est à l’échelle !!!  Hé, oui ! Si notre maquette est 2,4.10‐8 fois plus petite que la Terre, les déformations à mesurer seront à l’échelle. En clair : si sur  le terrain on a un déplacement de 1 mm, sur notre maquette  il sera alors de 2,4.10‐8 mm soit 2,4.10‐11 m moins que la taille d’un atome !!!  

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Nous décidons d’employer les grands moyens : les explosifs, enfin les pétards à mèche. C’est en fait de la poudre noire dite à canon enveloppée dans du papier. ATTENTION c’est TOUJOURS dangereux.  La réaction de combustion de cette poudre est donnée par l’équation de Julius Von Liebig (1859):  

2 KNO3(s) + 3 C(s) + S(s) = K2S(g) + 3 CO2(g) + N2(g)

 La chaleur de réaction est  dans ce cas est de QR = ‐ 617 kJ.mol‐1 (le signe négatif indique que l’énergie est libérée)   Il est difficile de parler de mole dans  ce  cas  là, disons alors que  la  combustion des  réactifs dans  ces proportion libère 617 kJ. Or les masse molaires sont : M(KNO3)=101,1 g.mol‐1 ; M(C) =12,0 g.mol‐1 ; M(S)=32,0 g.mol‐1 

Donc on obtient cette énergie pour la combustion de 2 x 101,1 + 3 x 12,0 + 32,0 = 472 g de poudre noire. 

Soit 617472

 = 1,31 kJ.g‐1  

Sur l’emballage, il est noté qu’il y a 4,97 g de poudre pour 6 pétards, soit 0,828 g de poudre par pétard. Chacun peut donc libérer une énergie de 0,828 x 1,31 =  1,08 kJ.  Maintenant, comparons cette énergie à celle qui aurait été nécessaire pour être à l’échelle.  

R = 1,08.103

2,6.10‐5 = 4,15.107, si toute notre énergie est transmise alors on provoque un tremblement de terre  

41 millions de fois plus important que celui de Sumatra, l’un des plus violents jamais enregistré et qui a fait près de 300000 morts.   The BIG ONE, c’est ce que nous testons.  Cette  fois,  la déformation que  l’on peut espérer c’est 2,4.10‐11 x 4,15.107 = 9,96.10‐4 ≈ 1 mm si  toute l’énergie est transmise. Là on devrait « peut être » commencer à voir quelque chose. Conditionnel car « la physique est une science expérimentale, on n’annonce jamais un résultat à l’avance » nous martèle M. BURIDANT « tant qu’on ne l’a pas mesuré ce n’est que de la théorie ! Mesurez, Mesurez !! »  « Bon on y va, le fil rouge sur le bouton rouge … » 

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Les résultats  Après 40h de préparation, 1 s d’amusement (le tir de pétard) les résultats tombent :  Pourquoi expérience 2 parce que pour la un, il y a eu des erreurs de clic lors du premier tir mais ici aussi le démarrage sur le PC N°1 a été anticipé. M. Jacques GRESSIER (formateur académique en informatique des réseaux) va tenter de démarrer l’acquisition d’Audacity sur 10 postes d’une salle, nous croisons les doigts.  Voici les copies des 10 écrans de PC.  

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 Les 10 PC sont reliés à la couronne dans le sens trigonométrique positif (vue de dessus).  Si nous repositionnons ces enregistrements sur un cercle, représentant notre maquette de la terre, nous obtenons le résultat ci‐après.    

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Nous observons bien  les zones d’ombre prévues, et cela même en permutant  les capteurs de π/2 par exemple, ou en changeant au hasard des capteurs. Plus de 10 fois, réparties sur 3 semaines, nous avons obtenu ce résultat.  Nous avons fait la même expérience, en ne mettant pas de noyau central en béton  (donc de l’air) ou en le remplissant d’eau : nous n’avons pas observé de zones d’ombre. Elles nécessitent donc un noyau en dur. Ceci montre donc qu’il faut un noyau solide pour observer des zones d’ombre. 

Cellulede tir 

Couronne en béton 

Noyau en 

béton 

Zones d’ombre 

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Conclusion  En  nous  servant  de  nos  acquis  en  géologie  et  grâce  au  programme  de  Physique  sur  les  ondes mécaniques progressives, nous avons pu répondre en partie aux questions que nous nous posions sur la détermination expérimentale de  la structure du globe. Nous avons montré que  le TP présenté en SVT était très visuel mais qu’il ne reflète pas la réalité physique des phénomènes observés. 

 Les  capteurs  piézo  et  le  logiciel  Audacity    nous  ont  permis    d’observer  des  résultats  qualitatifs intéressants quand à la propagation des ondes dans un solide.  Après de multiples expériences et de nombreuses heures de recherches, nous avons réussi à montrer mécaniquement des zones d’ombre à l’aide de notre modélisation de la Terre.  Nous  avons  encore  quelques  expériences  à  peaufiner  pour  pouvoir  faire  le  tour  de  nos  questions, notamment en continuant à exploiter  les signaux  reçus par  les différents capteurs. Bien qu’il  faille de nombreuses années pour découvrir tous les secrets que cache notre planète.  Nous  espérons  que  ce  travail  sera  utilisé  en  classe  pour  expliquer  comment  on  a  pu  connaitre  la structure de la Terre, de manière plus réaliste.  Enfin  puisque  2009  est  l’année  mondiale  de  l’astronomie,  nous  commençons  à  nous  demander : Comment‐a‐t‐on pu déterminer la structure interne des planètes telluriques, et de la lune ?  

(Source : Internet)   

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Remerciements. 

M. Olivier BURIDANT, professeur SPCFA, lycée E. BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  M. Guillaume HERCOUET, professeur de SVT, lycée E. BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  M. Philippe LANCEL, professeur de maths‐sciences, lycée E.BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  M. Frédéric DELVAUX, professeur de SVT, lycée E. BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  M. Frédéric BEDLÉ, professeur de Génie Civil, lycée E. BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  M. Fabrice FRANÇOIS, professeur de Génie Civil, lycée E. BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  M. Philippe LANOY, professeur de Génie Civil, lycée E. BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  M. Michel VERTUEUX, professeur de Génie Civil, lycée E. BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  Mme Sophie DEPERLECQUE, professeure de français, lycée E. BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  Mme Nathalie JARNIER, professeure documentaliste, lycée E. BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  

M. Kamil FADEL, Directeur du département Physique du Palais de la Découverte.  M. Yoann FEY, Médiateur scientifique, Palais de la Découverte  

M. Yves CANSI, ingénieur au DASE (CEA).  M. Emile A. OKAL, professeur au Departement of Geological Sciences Northwestern University.  M. Anthony LOMAX, ingénieur informaticien  M. Jean Paul MONTAGNER, professeur, université PARIS 7.  M. Jean‐François MADRE, professeur de SVT, lycée Cassini Clermont de l'Oise  M. Jean‐Michel MILLET, créateur du logiciel Régressi©  M. Jean Luc BERENGUER, professeur IUFM de SVT au centre international de Valbonne.  M. Patrick CORDIER, professeur de Géologie, université de LILLE I.  M Michel BALLEVRE, professeur de Géologie, université de RENNES I.  Mme  Florence NICOLLIN, maître de conférences, université de RENNES I.  

M. BRIANCON, proviseur, lycée E. BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  M. Jean‐Marc PIWINSKI, proviseur adjoint, lycée E. BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  M. Alexandre KORBAS, chef des travaux, lycée E. BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  Mme Marie‐Christine HERBERT, secrétariat scolarité lycée E. BRANLY, Boulogne‐sur‐Mer.  

MM.  François VENEL,  Eric BRÉVIER,  Jean‐Luc DAVID, Alain ROCHES personnels du magasin de l’atelier du lycée, pour leurs précieux conseils. 

A tous les personnels du lycée qui ont fait ce qu’ils pouvaient pour nous aider dans notre travail,  Nos camarades de la terminale S2, promotion Jean PERRIN, pour leur soutien,  A nos parents pour le travail de relecture et leur patience.  Merci aussi à tous ceux qui nous ont aidés et que nous avons oublié de citer.  Merci à tous ceux qui ont eu la patience de nous écouter. 

 

 

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Bibliographie  Comprendre  et  enseigner  la  planète  Terre ;  J.M.  CARON,  A.  GAUTHIER,  A.  SCHAAF,  J.  ULYSSE  et J. WOZNIAK, Editions Ophrys, 1989.  Detection  of  PKJKP  at  intermediate  periods  by  Progressive  Multi‐Channel  Correlation ;  E.A OKAL, Y. CANSI, Earth Planet. Sci. Letts., 164, 23‐30, 1998.  Dictionnaire de Géologie ; A. FOUCAULT, J.F RAOULT, Editions DUNOD, 2000.  Eléments de géologie ; C. POMMEROL, M. RENARD, Y. LAGABRIELLE, Edition DUNOD, 2000.  La Terre sur écoute ; Revue du Palais de la Découverte, N° 318, Juin 2004.  Peut‐on  prévoir  les  TSUNAMIS ; H. HEBERT,  F.    SCHINDELE,  les  petites  pommes  du  savoir,  Edition  le POMMIER, Novembre 2006, (offert par le CEA)  Physique  Term  S ;  J‐P  DURANDEAU,  V.  BESNARD,  P.  BRAMAND,  P.  FAYE,  R. MARGOUTES,  R. SAHUN, G. THOMASSIER, Editions HACHETTE, 2002.  SVT 1ère S ; R. TAVERNIER, C. LIZEAUX, Editions BORDAS 2001.  The Great Sumatra‐Andaman earthquake of 26 December 2004 ; Lay et al., SCIENCE, vol 308, 20 May 2005, p1127‐1133 

Travaux  pratiques  de  physique  chimie,  de  la  seconde  à  la  terminale  ;  O.  BURIDANT,  F.  DUCROCQ, G. GOMEZ, M. MARGARIT, A. MARGARIT ; J.L. MAURIN, G. NAGLIK, F. PLET, P. RYVES ; Edition BORDAS, 2003  Volcans,  séismes,  tsunamis,  vivre  avec  le  risque ;  Revue  du  Palais  de  la Découverte, N°351, Octobre 2007.     

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Les Olympiades de Physique vues par Justine. 

 

« Les Olympiades : une expérience inoubliable !! »  

   Tout commence le 18 Mars 2006 : première visite au  lycée Edouard Branly. Je monte accompagnée de mes parents  au troisième étage où se trouvent les salles de Physique‐Chimie. Nous découvrons le projet de Clémence et Perrine sur les mirages. Elles nous expliquent « l’aventure Olympiades » et tout ce que cela leurs a apporté. Fascinée par leurs récit, en rentrant chez moi, je regarde mes parents et leurs dit : «  C’est décidé, je ferai les Olympiades ».  Tout au long de  mon année de seconde, mon professeur de Physique‐Chimie,  M. Buridant, nous parle assez souvent des Olympiades de Physique.  A  la  fin de  l’année, avec deux camarades de classe, nous décidons de participer aux Olympiades. A  la rentrée tout s’enchaine très vite : expériences, rédaction du dossier, le 12 Décembre : première fois que je passe à l’oral devant un jury et bien sûr, Paris. Nous sommes déjà à la moitié de l’année scolaire sans l’avoir vu passer. Des heures de galères et de fous rires qui vont se terminer.  Et oui, en terminale c’est le Bac. Et jongler entre les cours et les Olympiades je n’y pensais pas vraiment. Seulement,  je  sentais  que  quelque  chose  allait me manquer.  Et malgré  l’objectif  du  Bac  à  la  fin  de l’année, je ne pu m’empêcher de renouveler  l’expérience. De plus,  il n’y a plus  les deux heures de TPE pour attiser ma curiosité et pour innover.  C’est pourquoi aujourd’hui    je suis  là avec une nouvelle équipe et un nouveau sujet. Cette année nous nous  intéressons  de  près  aux  ondes  sismiques  et  autant  vous  dire  que  ce  n’est  pas  facile.  De  gros séismes d’amplitudes 7 ne se manifestent pas tous les jours près de chez nous. Nous décidons donc d’en créer et de mesurer la vitesse des ondes dans différents matériaux. Tout allait bien jusqu’à ce que nos capteurs piézo nous lâchent : plus de mesures !!! Il a fallu qu’ont les ressoudes plusieurs fois.  Maintenant que  l’on sait bien mesurer  les ondes, nous commençons  la modélisation de  la Terre et  là aussi  il y eu de nouvelles  catastrophes.  Le béton que nous avons  fait est  tellement  solide qu’il ne  se décolle pas du verre. Il faut changer notre récipient !! Donc récipient en plastique et petit voyage dans la section Génie  Civil  de  notre  Lycée  (ils  se  débrouillent  beaucoup mieux  que  nous  lorsqu’il  s’agit    de mortier !!).   Tout ceci nous montre une fois de plus que la physique est une science  expérimentale.  Quand  je  pense  qu’il  y  a  quelques  années  je  ne  prédestinais  pas  à  des  études  scientifiques  et qu’aujourd’hui je participe aux Olympiades ……. 

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Comme  quoi  les  sciences  nous  réservent  pleins  de  surprises ;  je  suis même  en  spécialité  Physique‐Chimie. Ma curiosité n’a pu échapper aux sciences.   Passer  ses mercredi  après‐midi  pour  tenter  de  faire  de  nouvelles  expériences,  de  comprendre  les phénomènes qui nous entourent ; jamais n’y aurait pensé. Je me suis rendu compte que l’on pouvait apprendre tout en s’amusant. « La  Physique  se  n’est  pas  qu’un  coefficient  8,  c’est  aussi  apprendre  en  innovant  et  découvrir  en s’amusant ».  Nous  voilà  déjà  au  10  Décembre,  je  n’ai  pas  vu  les  quatre  mois  passer.  La  pression  monte,  mes camarades et moi avons répété toute la matinée. Le passage devant le jury arrive à 16h30 ; le stress et la peur de tout oublier me hante. Cinquante minutes plus tard, c’est le soulagement !!! Mais une partie de moi reste angoissé, nous ne savons pas si nous allons à Paris. L’annonce des résultats ….. Nous allons à Paris !!!! L’aventure continue.    

  

Justine LEVEL, 17 ans TS2 promotion Jean PERRIN Spécialité Physique Chimie 

    

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Les Olympiades de physique vues par Charlotte  

« Les Olympiades de physique : une aventure expérimentale »   C'est en  septembre 2007   que  l'aventure olympiade commence pour moi, et  je découvre     une autre physique  que  celle  abordée  en  cours,  j’apprends  que  l'expérience  démontre  la  science.  Avec mon binôme  nous  ne  parvenons  pas  à  la  finale  de  Paris, mais  qu'importe,  l'expérience  nous  a  appris  à comprendre, apprendre, montrer, expliquer; et pour ne rien gâcher grâce aux olympiades nous recevons de bons résultats aux TPE.  Comme le dit l'expression,  le malheur des uns fait le bonheur des autres, et grâce au désistement d'un camarade, je suis du voyage pour la visite du CEA et du palais de la découverte.  Là‐bas, je découvre le monde des sciences, cela me passionne et je visite une exposition sur les séismes. Je m'émerveille devant tout cela ; ça restera gravé dans ma mémoire.  Les vacances approchent, des liens d'amitiés se sont créés pendant cette année à travailler ensemble, et avec 3 amies nous décidons de  renouveler  l'expérience OdP en  terminale. Et malgré nos doutes, nos peurs de ne pas pouvoir gérer cela avec les cours et les activités de chacune, nous n'étions pas déçues, bien au contraire, de nous retrouver  le mercredi après‐midi au  laboratoire de physique. Et puis,  il faut avouer que n'ayant plus de  TPE en  terminale  S,  il nous manquait quelque‐chose. C’est  ce besoin de réfléchir dans la bonne humeur qui nous a poussé à continuer.  Il fallait maintenant trouver une idée de sujet, et là bonjour le retournement de cerveau ... Mais la visite au Palais de  la découverte et au CEA m'avait beaucoup plus et avec  les 3 autres filles  j'avais beaucoup aimé la partie géologie du programme de première S. Nous décidons donc de nous attaquer à la Terre, au noyau de la Terre, et là les grands travaux commencent.  Nous  investissons  la bibliothèque de Boulogne  sur mer pour nous  renseigner plus précisément  sur  le sujet, la salle 306 nous sert presque de squat tant nous y passons de temps, et ce n'est pas peu dire car nous devions fabriquer une maquette ... Nous en avons bien bavé pour aboutir à celle qui est présentée aujourd'hui :    La maquette en gros c’est :   

50 h de conception, de préparation et de fabrication « 1 s » d’expérience 

20 h d’exploitation des résultats ! 0,0004 % d’amusement 

 Mais quel plaisir de voir que ça marche !!!! 

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Enfin  nous  aboutissions  à  quelque  chose  ... Mais  il  ne  fallait  pas  parler  trop  vite,  entre  erreurs  de mesures, mauvaise compréhension, nous  repartions quelques‐fois découragées, comme déçues de ne pas avoir pu faire mieux, mais nos professeurs nous ont toujours permis d'y croire et de ne surtout pas baisser  les bras, et heureusement  !!! Car  c'est grâce  aux échecs,  cuisants ou pas, que nous pouvons continuer d'avancer, et comme  le dit M. Buridant, «   la physique est une science expérimentale » alors oui, nous tromper était normal !  

Malheureusement une  fois reboostée, et après une mauvaise chute dans  les escaliers du  lycée,  je me casse  le péroné; alors  là je peux affirmer que dans «  olympiades de physique »,  il y a « physique ». Ce n'était  pas mais  alors  vraiment  pas  pratique  ni  reposant  de  parcourir  le  lycée  de  long  en  large,  du laboratoire au bâtiment de génie civil le tout à béquille ... Mais il faut souffrir pour aboutir à un résultat ! Et quel résultat, finalement notre maquette fonctionne et pour réussi sans obtenir de résultats !!!  

Le  jour  J approche à grand pas,  le 10 décembre est déjà  là. Le concours  régional,  il  faut passer cette première épreuve pour espérer accéder aux qualifications à Paris. Et nous la passons si j'ose dire mieux que nous puissions  l'espérer. En effet nous sommes qualifiées. Notre  joie explose,  trois onomatopées pour résumer mon sentiment du moment : «  OUF !!! YEAH !!! GENIAL !!! » Un  pur  bonheur  que  cette  expérience  régionale,  tout  en  sachant  que  ce  n'est  qu'un  tout  petit  pas d'accomplit dans l'aventure olympiade. Le chemin est encore long, et il nous reste encore beaucoup de choses à travailler d'ici Paris.   

Enfin,  tous  ces mots pour aboutir à  la conclusion que  les olympiades de physique  sont vraiment une expérience unique et que  je ne regrette en rien d'y avoir consacrées mes mercredis après midi et mes temps  libres entre  les cours. Ce plaisir de travailler sur quelque chose qui nous  intéresse, d'apprendre, de comprendre et de rechercher est vraiment  indispensable pour moi cette année en TS2, et puis cela m'a  ouvert  des  horizons  d'orientation  auxquels  je  n'osais  pas  vraiment  croire,  comme  un  BTS  de physique par exemple.  Les  Olympiades  de  Physique,  c'est  discuter  autour  d'un  café,  pour  comprendre  en  manipulant  en innovant et vivre une expérience recommandable à tous !   

C'est tout simplement génial !! 

Charlotte FAUCHOIS, 17 ans 

TS2 promotion Jean PERRIN Spécialité Physique Chimie 

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 Les Olympiades de Physique vues par Emeraude 

   

« Un réel plaisir d’y participer !! »  

 Mai 2008 :   après l’aventure des OdP 2007, nos mercredi après midi ne sont plus les mêmes,  de 

plus,  nous savons bien que l’année de terminale ne nous réserve plus de TPE, ce qui est d’ailleurs bien dommage car c’était une expérience très enrichissante ! De plus l’année 2007 avait permis de créer des liens d’amitié entre Justine, Charlotte, Magaly et moi ; nous avions donc réellement   envie de retenter l’aventure toutes les quatre.  

    Nous nous sommes donc mises à réfléchir à un sujet. M. Buridant nous ayant expliqué que « les 

ondes »  feraient partie de notre programme de Physique en  terminale, et comme nous avions choisi  Physique Chimie en spécialité, il fallait plutôt axer nos recherches sur ce sujet. Celui‐ci portera donc sur « les ondes », plus précisément leur comportement à l’intérieur du noyau terrestre. 

    J’ai toutefois bien réfléchi avant de m’engager dans  l’aventure, car  l’examen du bac se déroule 

en fin d’année, et il ne faut pas oublier les bacs blancs !  Mais après avoir essayé les Olympiades,  on ne peut plus s’en passer, et puis on apprend tellement plus vite en faisant les choses par nous même : cela ne  pouvait être que bénéfique ! 

    Nous avons donc commencé par acquérir des capteurs et par mesurer  la célérité des ondes un 

peu partout dans notre  lycée, histoire de comprendre  leur fonctionnement. Le souci  :  il  fallait ensuite pouvoir expérimenter, mais pour  l’instant un être humain normalement  conçu ne peut pas poser de capteurs sur le noyau terrestre ! Il nous fallait donc une modélisation. 

    Nous avons  fait couler du béton dans des cristallisoirs.   Notre premier modèle … de débutante 

dans le béton. Puis nous sommes allées voir « les Experts Bâtiment C », le Génie Civil. Là nous en avons appris des choses sur le béton, comment on le faisait et surtout pourquoi ! 

  Début novembre : nous pouvons enfin commencer les vraies expérimentations et ainsi goûter au 

réel plaisir des Olympiades. Après plusieurs échecs nous sommes parvenues à créer nos modélisations. Chose  inattendue  : cela devenait une  joie d’aller  faire du béton  ! C’était  très drôle de  faire venir une dizaine d’élèves des Olympiades pour nous aider à faire l’acquisition de ce que l’on captait sur tous les ordinateurs, en même temps que l’explosion du pétard !  

  

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Le mois décembre approchait très vite, mais toutes nos mesures seraient prises beaucoup plus rapidement !   En effet, nous étions vite prêtes à percevoir notre zone d'ombre. Le 10 décembre, nous passions pour la première fois devant notre jury et il nous restait tout de même quelques expériences à réaliser... L'orsque j'ai su que nous étions sélectionnées pour Paris, j’étais soulagée de pouvoir aller plus loin, mais  je pensais aussi que beaucoup de  travail nous attendait encore. En plus,  la  semaine du 15 décembre serait celle de notre bac blanc, il fallait aussi se concentrer sur les révisions, ensuite il y a eu les  vacances  de  Noël.  Notre  travail  se  concentrerait  donc  sur  janvier.  Bref,  entre  les  problèmes  de maquette et  les nouvelles expériences,  la  finale approche  très vite et  le  stress monte, mais vivement Paris! 

  Que dire de plus ;  que l’aventure OdP est formidable ! Elle m’a non seulement permis d’évoluer 

plus facilement dans le cadre scientifique mais elle permet aussi de passer des bons moments avec nos professeurs, d’échanger nos idées et nos points de vue autour de la table du labo ! En plus, elle donne le goût de toujours allé plus loin et confirme bien que l’on comprend mieux en expérimentant !

Emeraude LEDOUX, 17 ans TS2 promotion Jean PERRIN Spécialité Physique Chimie 

   

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Les Olympiades de physique vues par Magaly  

« Olympiades un jour, Olympiades toujours » 

Me revoilà !!  …  Une nouvelle fois. Hé oui ! Cela fait la troisième année que je participe à un concours scientifique national.   L’idée d’y participer m’avait séduite dès  ma première année de lycée. En effet dès la seconde avec deux autres élèves de ma classe nous participons à Objectif Science.   En première, je décide de renouveler l’expérience mais avec de nouvelles personnes Justine et Audrey. Notre sujet parle de la mesure de la poussière : « La Bassoumétrie » qui est également notre sujet pour les TPE. Les événements s’enchainent très vite ; rédaction du dossier, préparation de l’oral……….  Même si j’ai déjà vécu cela l’année précédente le stress est toujours au rendez‐vous.   Le 12 Décembre 2007,  jour des sélections, arrive très rapidement. Résultat des courses, nous sommes qualifiées pour Paris !!!!   Et pour  récompense nous avons  la possibilité de visiter Polytechnique et Le Synchrotron Soleil. Une expérience enrichissante et d’inoubliables souvenirs ! Nous sommes déjà à la moitié de l’année sans l’avoir vu passer. Des heures de découvertes, de rires, de liens d’amitiés. Déjà deux ans que je participe à ce concours !!!   Comment ne pas continuer cette aventure inoubliable qui doit pourtant se finir. En effet, en terminale il y a  le bac et étant une élève moyenne  je me voyais mal continuer  les Olympiades par peur de ne pas pouvoir gérer les cours et le concours en même temps !   Pourtant cette année encore je suis là :    « Olympiades un jour, Olympiades toujours »   Nouveau sujet et nouvelle équipe !!  En  terminale,  les ondes  font parties du programme de Physique, mes camarades et moi décidons de centrer  nos  recherches  de  se  côté.    Nous  avons  très  vite  fait  le  lien  avec  le  programme  d’SVT  de première ;  certaines  ondes  ne  passent  pas  dans  le  liquide.  C’est  pourquoi  nous  décidons  de  nous intéresser aux ondes sismiques. Pour cela  il faut modéliser  la Terre, faire des mesures de célérité dans différents matériaux. Mais si tout allait bien ce ne serait pas normal !! Nous avons été plusieurs fois amenées à tout recommencer. Mais on avance en se trompant.   

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Cette expérience fût très plaisante, un réel plaisir de partager et de présenter notre projet au  jury. Un grand  soulagement,  plus  de  stress,  les mauvaises  ondes  sont  évacuées,  nous  sommes  de  nouveaux aptes à travailler dans une ambiance plus détendue !  Cependant  une  nouvelle  appréhension  pour  Paris  prend  le  dessus,  de  nouvelles  perspectives  pour améliorer    notre  projet  et  le  dossier  à  présenter  apparaissent.  Encore  beaucoup  de  travail  riche  en apprentissage nous attend.  Tout ça pour dire que les Olympiades sont une expérience inoubliable.   

« Une véritable expérience en béton … . »  

Magaly MA, 17 ans 

TS2 promotion Jean PERRIN Spécialité Physique Chimie