Auteur : Nicolas Esseiva
Problème : Quelle est la vitesse de propagation des ondes sismiques dans une roche ? Comment peut on la mesurer ?
Cette petite activité montre deux techniques pour tenter d’enregistrer des ondes sismiques sur un banc rocheux. Le but est de mesurer une vitesse de propagation.
Principe général : On dispose de capteurs sismiques type buzzeurs placés directement sur la roche. Par une technique d’enregistrement appropriée, on récupère les sismogrammes qui nous permettront de calculer des vitesses de propagation.
Astuces: Laisser les buzzeurs dans le cache plastique d’origine et fixer avec du mastic le buzzeur sur la roche de façon à le maintenir.
Technique 1: Utiliser les capteurs millivoltmètres et l’interface portable Orphy 🙁voir détail du montage ici)
L’avantage de cette approche est son extrême facilité de mise en œuvre. Les capteurs millivoltmètres sont reliés à des buzzeurs (voir activité correspondante) et l’enregistrement est automatique. De retour au laboratoire, on visualise les enregistrements.
Pour l’instant, cette démarche reste infructueuse en raison de l’échantillonnage logiciel.
Technique 2: Utiliser les buzzeurs directement connectés à la carte son de l’ordinateur: (pour plus de détails, voir ici).
Cette approche donne des résultats tout à fait intéressants: plusieurs séries de mesures ont été effectuées.
Protocole: Deux buzzeurs sont collés sur le massif rocheux. L’impact a lieu entre les 2 capteurs. Les distances d1 et d2 sont connues. La différence de temps d’arrivée des ondes sous le capteur 1 et 2 est mesurée sur l’enregistrement.
Schéma du montage :
Résultats: Il est très facile de mesurer la différence de temps d’arrivée des ondes (delta t); on répète bien évidemment les mesures; on recommence la manipulation en changeant les distances. Le calcul de la vitesse : V= (d2-d1)/delta t
Voici un tableau récapitulatif des résultats:
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Enregistrement
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d2-d1 (mètres)
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delta t mesuré
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vitesse |
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1
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1,5 m
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780 millionième de seconde
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1923 m/s
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2
|
1,5
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798
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1879 m/s
|
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3
|
1,5
|
750
|
2000m/s
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4
|
0,8 m
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356 millionième de seconde
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2247 m/s
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|
5
|
0,8
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424
|
1886 m/s
|
|
6
|
0,8
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406
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1970 m/s
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Moyenne
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1984 m/s
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Les mesures de delta t s’exprimant en millionième de seconde, on comprend l’intérêt du logiciel audacity pour ces mesures; il échantillonne effectivement dans cette gamme d’intervalle de temps.
L’homogénéité des résultats dans une même série et entre les séries permet de confirmer leur pertinence; enfin, il n’est pas étonnant que les mesures ne correspondent pas aux valeurs mesurées pour les ondes s (le choc appliqué dans cette manipulation génère en effet de telles ondes) puisque ces valeurs sont prise sur un échantillon de roche (un calcaire) et ne correspond pas à une moyenne des vitesses dans la croûte terrestre.
Rubrique photos :
Quelques images de la mise en œuvre de la manipulation sur le terrain :
Mise en place des capteurs sismiques sur le banc rocheux .
Les différents capteurs sont collés au mastic sur la roche et reliés à la carte son de l’ordinateur.
Un choc violent est appliqué entre les 2 capteurs.
