Comment construire ton propre sismographe?
Géologues avec un sismographe (CreativaImages, iStockphoto)
Géologues avec un sismographe (CreativaImages, iStockphoto)
Quels sont les liens avec mon programme d'études?
Construis ton propre sismographe en utilisant des matériaux ménagers courants.
Matériel:
- Boîte en carton de taille moyenne
- Tasse jetable en papier/plastique
- Ficelle
- Marqueur
- Ciseaux
- Long morceau de papier étroit comme le dos d'un reçu de magasin imprimé
- Ruban adhésif
- Pièces de monnaie, billes, petites pierres ou autres petits objets lourds à utiliser comme poids
En option
- Papier millimétré
Marche à suivre
Les scientifiques ont remarqué de petits tremblements de terre dans tout le Canada, mais ils ne savent pas d'où ils viennent. Ton défi est d'aider ces scientifiques en concevant ton propre sismographe pour aider à surveiller les activités sismiques dans tout le pays.
Tu auras besoin d'une autre personne pour l'étape des essais. Nous te recommandons donc de le faire en groupe d'au moins deux personnes.
- Découpe soigneusement le couvercle ou les rabats de la boîte en carton et place la boîte sur l'un des petits côtés.
- Près du bord de la tasse, perce soigneusement deux trous opposés l'un à l'autre.
- Attache un morceau de ficelle (légèrement plus long que la longueur de la boîte) dans chaque trou.
- Perce soigneusement deux trous dans le haut de la boîte. Ils doivent être à la même distance que les trous de la tasse.
- Fais passer les deux morceaux de ficelle dans les trous de la boîte. Attache les ficelles ensemble au-dessus de la boîte pour que le gobelet pende à l'intérieur de la boîte. Le fond du gobelet doit se trouver à quelques centimètres au-dessus du fond de la boîte.
- Perce soigneusement un trou au centre du fond de la tasse. Retire le bouchon du marqueur et pousse le marqueur dans le trou de façon à ce que sa pointe touche à peine le fond de la boîte.
- Remplis la tasse de pièces de monnaie ou d'autres petits poids. Pourquoi penses-tu que les poids sont importants ?
- Colle plusieurs fines bandes de papier ensemble dans le sens de la longueur pour former une longue bande. Si tu as un long reçu imprimé, tu peux sauter cette étape.
- Découpe soigneusement deux fentes sur les côtés opposés de la boîte en carton. Elles doivent être aussi proches que possible du fond de la boîte. Les fentes doivent être suffisamment larges pour faire passer la bande de papier par un côté, traverser le milieu de la boîte et ressortir par l'autre côté.
- Assure-toi que le marqueur est centré sur la bande de papier. Tu devras peut-être percer différents trous dans le haut de la boîte et accrocher à nouveau la tasse si nécessaire.
Ton sismographe est maintenant prêt à être testé !
- Demande à quelqu’un de stabiliser la boîte avec ses mains, pendant qu'un autre partenaire tire lentement la bande de papier à travers la boîte d'un côté à l'autre. Que dessine le marqueur sur la bande de papier ?
- Essaie de secouer la boîte d'avant en arrière pendant que ton partenaire continue de tirer la bande de papier à travers la boîte, en faisant de son mieux pour tirer à une vitesse constante. Comment la ligne sur la bande de papier a-t-elle changé ?
- Essaie de faire une pause pendant quelques secondes, puis de secouer la boîte plus fort.
- Essaie de faire une nouvelle pause et de secouer la boîte très doucement.
- Tire la bande de papier jusqu'au bout de la boîte et regarde la ligne. Peux-tu dire avec quelle force la boîte a été secouée en te basant sur la ligne ? Peux-tu déterminer quand la boîte ne tremblait pas du tout ?
- Répète avec d'autres bandes de papier à mesure que tu testes différentes quantités de secousses.
Image - Version texte
L'illustration en couleur montre l'installation du sismographe.
Au milieu de l'image se trouvent des parallélogrammes bruns qui sont disposés de manière à former un carré. Cela ressemble à une boîte qui est ouverte sur le côté faisant face au spectateur. Deux fines lignes noires descendent du haut de la boîte à l'intérieur de celle-ci. Ces deux lignes se connectent aux côtés d'un ovale horizontal gris pâle. Cet ovale représente le haut d'un gobelet en plastique. Les lignes noires ondulées situées au même endroit représentent les nœuds utilisés pour attacher les ficelles au gobelet. On dirait que le gobelet est suspendu juste au-dessus du fond de la boîte. Sous l'ovale se trouve une forme cylindrique gris pâle. C'est le reste du gobelet en plastique. Derrière cette forme se trouve un rectangle rose fin et vertical. Cela représente le haut d'un marqueur rose. En dessous, dans le fond du gobelet, se trouvent plusieurs ovales marron pâle. Ils représentent des pièces de monnaie ou d'autres objets qui pèsent sur le gobelet. La pointe du marqueur est juste visible sous le fond de la tasse. Dans le fond de la forme de la boîte se trouve un fin parallélogramme blanc. Cela représente un morceau de papier étroit. Le papier s'étend également à gauche et à droite de la boîte. Sur le papier dans la boîte et à droite de la boîte se trouvent des lignes roses et sinueuses. Elles représentent les lignes dessinées par le marqueur lorsque la boîte est secouée.
Quand le papier est tiré à travers la boîte lorsqu'elle n'est pas secouée, le marqueur devrait simplement dessiner une ligne droite sur le papier. Lorsque tu secoues la boîte d'avant en arrière, le papier se déplace avec elle. Le gobelet, quant à lui, est suspendu par des ficelles et a une masse importante, il ne bouge donc pas autant. Cela signifie que le papier se déplace d'avant en arrière sous le marqueur (presque) immobile, et qu'une ligne de gribouillis est laissée sur le papier. La taille de ces gribouillis (appelée leur amplitude) correspond à la force avec laquelle tu secoues la boîte. C'est exactement comme la ligne dessinée par un vrai sismographe qui correspond à la force du tremblement de terre !
Le savais-tu?
Le morceau de papier avec les lignes ondulées s'appelle un sismogramme.
Lorsque les plaques tectoniques glissent les unes contre les autres, elles ne se déplacent pas en douceur. Il y a tellement de friction et de pression entre ces énormes plaques de roche que leur mouvement est plutôt une série d'événements de type « collé-glissé » (ou stick-slip en anglais). C'est comme lorsque tu descends dans une glissade d’eau et qu'il n'y a pas assez d'eau, alors tu restes coincé et tu dois continuer à te pousser en avant. Dans la tectonique des plaques, cela signifie que les deux plaques vont se coincer l'une contre l'autre, pendant ce temps, la pression va s'accumuler. Lorsque la pression devient supérieure à la force de friction qui les maintient ensemble, les deux plaques glissent rapidement l'une sur l'autre en faisant un grand saut. Ce grand saut est à l'origine des tremblements de terre ! Nous pouvons enregistrer ces tremblements de terre pour déterminer où se trouvent les frontières entre les plaques tectoniques.
Ton sismographe fonctionne-t-il si tu secoues la boîte d'un côté à l'autre ou de haut en bas ? Peux-tu concevoir un sismographe qui peut enregistrer le mouvement dans plusieurs directions ?
Peux-tu concevoir ta propre échelle pour mesurer la force de tes «tremblements de terres » ? Essaie d'utiliser du papier millimétré comme bande de papier et vois comment différentes quantités de secousses se mesurent sur ton échelle.
Qu’est-ce qui se passe?
Quand le papier est tiré à travers la boîte lorsqu'elle n'est pas secouée, le marqueur devrait simplement dessiner une ligne droite sur le papier. Lorsque tu secoues la boîte d'avant en arrière, le papier se déplace avec elle. Le gobelet, quant à lui, est suspendu par des ficelles et a une masse importante, il ne bouge donc pas autant. Cela signifie que le papier se déplace d'avant en arrière sous le marqueur (presque) immobile, et qu'une ligne de gribouillis est laissée sur le papier. La taille de ces gribouillis (appelée leur amplitude) correspond à la force avec laquelle tu secoues la boîte. C'est exactement comme la ligne dessinée par un vrai sismographe qui correspond à la force du tremblement de terre !
Le savais-tu?
Le morceau de papier avec les lignes ondulées s'appelle un sismogramme.
Pourquoi est-ce important?
Lorsque les plaques tectoniques glissent les unes contre les autres, elles ne se déplacent pas en douceur. Il y a tellement de friction et de pression entre ces énormes plaques de roche que leur mouvement est plutôt une série d'événements de type « collé-glissé » (ou stick-slip en anglais). C'est comme lorsque tu descends dans une glissade d’eau et qu'il n'y a pas assez d'eau, alors tu restes coincé et tu dois continuer à te pousser en avant. Dans la tectonique des plaques, cela signifie que les deux plaques vont se coincer l'une contre l'autre, pendant ce temps, la pression va s'accumuler. Lorsque la pression devient supérieure à la force de friction qui les maintient ensemble, les deux plaques glissent rapidement l'une sur l'autre en faisant un grand saut. Ce grand saut est à l'origine des tremblements de terre ! Nous pouvons enregistrer ces tremblements de terre pour déterminer où se trouvent les frontières entre les plaques tectoniques.
Pousser l'enquête
Ton sismographe fonctionne-t-il si tu secoues la boîte d'un côté à l'autre ou de haut en bas ? Peux-tu concevoir un sismographe qui peut enregistrer le mouvement dans plusieurs directions ?
Peux-tu concevoir ta propre échelle pour mesurer la force de tes «tremblements de terres » ? Essaie d'utiliser du papier millimétré comme bande de papier et vois comment différentes quantités de secousses se mesurent sur ton échelle.