SEISMES TSUNAMIS Vivre avec le risque. Dossier pédagogique

Transcription

1 SEISMES TSUNAMIS Vivre avec le risque Dossier pédagogique

2 SEISMES TSUNAMIS Vivre avec le risque Cette exposition accompagne la diffusion du Plan séisme mis en place par le MEDAD (Ministère de l Ecologie, du Développement et de l Aménagement Durable), aujourd hui MEEDDAT (Ministère de l Ecologie et de l Energie, du Développement Durable et de l Aménagement du Territoire). Elle vise à informer sur la vulnérabilité individuelle et collective et à sensibiliser aux bonnes pratiques. Afin de vous aider dans la préparation d une visite de cette exposition, nous vous proposons ce dossier qui s adresse aux enseignants de cycle 3, de collège et de lycée. Vous y trouverez : - Un descriptif de l exposition - Les liens avec les programmes - Quelques ressources - La place de la visite dans un projet pédagogique - Les documents pédagogiques à utiliser lors de la visite - Les réponses aux questions des fiches - Un projet d exposition après la visite L indication «Haut du document» vous permet de revenir à cette liste. Descriptif de l exposition Deux aspects sont développés : D une part, l exposition privilégie une présentation ouverte sur le monde pour - sensibiliser les visiteurs aux risques que représentent les séismes et les tsunamis pour les installations humaines, - savoir comment réagir lorsqu on est confronté à un séisme ou à un tsunami, - comprendre que l éducation des populations, l aménagement des villes, des habitations, des écoles constituent de véritables enjeux pour la réduction des risques de catastrophe.

3 A travers des témoignages de sauveteurs, d adultes ou d enfants ayant survécu à un séisme ou à un tsunami, le visiteur prend conscience du risque, de l incertitude qu il comporte, des effets de l oubli Comment les populations se préparent-elles du Japon au Chili, de la Polynésie à la Turquie? Sauriez-vous aménager votre maison en zone sismique, préparer un sac de survie? Un quizz permet de tester vos réflexes et vos connaissances. D autre part, l exposition présente des dispositifs interactifs qui permettent de mieux comprendre les phénomènes fondamentaux : Localisation des séismes et des volcans dans le monde Globe en relief comportant une carte de localisation des limites de plaques tectoniques, où se situent les volcans et les séismes. Vibrations sismiques Un ressort de 3 à 5 mètres de long, des spires de 30 cm de diamètre pour reproduire deux des quatre types d ondes sismiques : les ondes P, de compression et les ondes S de cisaillement, plus destructrices Ne pas confondre magnitude et intensité Un plateau vibrant d amplitude variable sur lequel poser sa main permet de choisir la magnitude d un séisme et de percevoir comment l intensité des secousses décroit au fur et à mesure que l on s éloigne de la zone d origine du séisme. La résonance des bâtiments et des sols Une table vibrante avec deux bâtiments de hauteurs différentes et des masses pour constater l influence de la hauteur et de la masse sur la valeur de la fréquence à laquelle les constructions entrent en résonance avec le sol. Comment bougent les failles? 3 blocs faillés pour présenter les 3 grandes typologies de jeux de faille. Sur quoi bâtir? Une table vibrante avec deux maisons identiques sur un sol mou et un sol dur pour présenter l influence de la nature du sol. Construire pour résister aux séismes Une table à secouer et des piliers, des plateaux, des murs pour faire découvrir au visiteur, guidé par quelques indications, les règles de la construction parasismique. Haut du document

4 Les liens avec les programmes Ecole élémentaire, cycle 3 L éducation aux risques majeurs peut être abordée dans de nombreux thèmes. Des activités sont notamment réalisables en : Français Education civique Sciences expérimentales et technologie Education artistique Maîtrise du langage et de la langue française S ouvrir au monde Le ciel et la Terre : manifestations de l activité de la Terre (volcans, séismes) Monde construit par l Homme Les différentes catégories d images et leurs procédés de fabrication La perception de l environnement et sa représentation Collège De nombreuses activités sont réalisables à tous les niveaux, en français, en arts plastiques, en technologie et dans le cadre des thèmes de convergence (Energie, Sécurité) Cette exposition s appuie également sur les programmes suivants : Sciences de la vie et de la Terre Géographie Education civique Education civique Sciences de la vie et de la Terre Classe de 6 ème Répartition non aléatoire des hommes et lien avec les risques Cartes et paysages du monde Responsabilité vis-à-vis de l environnement et du patrimoine Classe de 5 ème La sécurité face aux risques majeurs Classe de 4 ème L activité interne du globe L activité de la planète engendre des risques pour l Homme Lycée De nombreuses activités sont réalisables à tous les niveaux, en français, en arts plastiques et dans le cadre de l ECJS Cette exposition s appuie également sur les programmes suivants : Géographie TPE Sciences de la vie et de la Terre Sciences de la vie et de la Terre Sciences physiques Classe de 2 nde Les sociétés face aux risques Classe de 1 ère L Homme et la nature Classe de 1 ère S Structure, composition et dynamique de la Terre Différence entre «risques majeurs» et «risques ordinaires» Classe de TS (enseignement obligatoire) La convergence lithosphérique et ses effets Les ondes mécaniques Phénomène de résonance Haut du document

5 Quelques ressources Revue La revue du Palais de la découverte (n 351 octobre 2007) propose un dossier thématique complet autour de l exposition. Pour télécharger un bon de commande : Sites De nombreux articles d accompagnement scientifiques mis à disposition des professeurs sur le site ENS/DESCO : «Vivre avec les forces de la nature» et «Prévenir des catastrophes naturelles», dossiers extraits de l exposition pédagogique destinée à toutes les écoles de France : «Le développement durable, pourquoi?» Un site canadien qui permet aux plus jeunes d en savoir plus sur les catastrophes naturelles : Un site très riche, proposant des manipulations faciles à mettre en œuvre Tous les liens du site «sismo des écoles» ReNaSS, réseau national de surveillance sismique, banque de données sismologiques Ce site présente des reportages et documentaires réalisés deux ans après le tsunami qui toucha l Indonésie le 26 décembre Un site qui propose la modélisation d un séisme Haut du document

6 La place de la visite dans un projet pédagogique Le contenu de cette exposition doit permettre aux élèves d apprendre autrement. En amont de la visite A l école et au collège, une situation déclenchante (actualité, photographie, article ) permet d amener un questionnement, par exemple : Séismes, où dans le monde? Pourquoi la Terre tremble-t-elle? Comment bâtir dans une zone à risques? Saurais-tu te préparer et réagir? Les élèves sont amenés par petits groupes à répondre à ces questions, faisant émerger leurs représentations préalables. Dans un deuxième temps, l enseignant demande d affiner les réponses grâce à des recherches (les documents proposés dans la rubrique «ressources» peuvent être proposés). La visite de l exposition fait partie intégrante de l investigation, les élèves viennent trouver des réponses au questionnement. En aval de la visite Les élèves reviennent avec des réponses. Il faut accepter qu elles soient erronées. C est la mise en commun des réponses qui permettra à l enseignant de structurer l ensemble. Haut du document Les documents pédagogiques Un ensemble de fiches à destination des élèves est proposé pour le jour de la visite. Un niveau scolaire indicatif est donné dans le tableau récapitulatif ci-dessous. Les fiches peuvent bien sûr être modifiées pour une meilleure adaptation (allégées, elles peuvent s adapter à tout niveau) Nom de la fiche Où se trouvent les zones à risques? Comment se transporte l énergie? Magnitude ou intensité, quelle échelle? Comment les tours oscillent-elles? Comment se produit un séisme? Comment bougent les failles? Quels sont les effets des séismes? Bâtir sur quel sol? Quel type d immeubles bâtir? Saurais-tu te préparer et réagir? Niveau scolaire indicatif Collège et lycée Collège et lycée Fin collège et lycée Fin collège et lycée Lycée Tout niveau Tout niveau Tout niveau Tout niveau Tout niveau Les pages suivantes présentent ces fiches.

7 Où se trouvent les zones à risques? Dirige-toi vers le globe terrestre tactile, lis les indications et observe ❶ Que représentent les lignes en creux sur le globe? Coche la ou les bonne(s) réponse(s) : Les zones de localisation des séismes? Les contours des continents? Les limites des plaques tectoniques? ❷ Quel appareil utilise-t-on pour mesurer le déplacement des plaques? Indique son nom : ❸ Repère la plaque où se trouve Paris et celle où se trouve New-York. Barre dans la phrase ci-dessous le verbe qui ne convient pas : Paris et New-York se rapprochent s éloignent ❹ Indique par un trait, sur la carte ci-contre, l endroit où se trouve la cordillère des Andes. En regardant le globe, peux-tu expliquer en quelques mots pourquoi il y a beaucoup de séismes dans cette région :.

8 Comment se transporte l énergie? Dans un séisme, l énergie arrive jusqu à la surface de la Terre grâce aux ondes sismiques. Quelles sont leurs propriétés? Dirige-toi vers le grand ressort et manipule-le. Coche les bonnes réponses ❶ En une seconde, les ondes se déplacent dans les roches de : Quelques millimètres Quelques mètres Quelques kilomètres ❷ A la surface de la Terre, les ondes : S appellent ondes P ou S Se déplacent moins vite que dans les roches Deviennent moins destructrices ❸ A la surface de la Terre, les ondes font le tour du globe en : Quelques jours Quelques heures Quelques minutes ❹ L énergie libérée au foyer sismique : Diminue avec la distance Augmente avec la distance N est pas modifiée avec la distance

9 Magnitude ou intensité, quelle échelle? Dirige-toi vers le dispositif «magnitude et intensité». Manipule, observe bien les échelles Tu pourras alors faire ces mots croisés! Horizontalement 1. Son échelle évalue la magnitude des séismes 2. En 1960, ce pays fut frappé par un tremblement de terre d énergie équivalente à une bombe H 3. Elle mesure l énergie libérée par un séisme à l épicentre 4. Nombre par lequel l énergie est multipliée lorsque tu appuies sur les boutons M4 puis M5 Verticalement 5. A cette valeur d intensité, il devient difficile de se tenir debout 6. Quand elle augmente entre un lieu et l épicentre, l intensité du séisme diminue (c est l expérience que tu fais en déplaçant le curseur) 7. Elle décrit les effets d un séisme à un endroit donné 8. Lieu de la surface terrestre où l intensité d un séisme est la plus grande

10 Comment les tours oscillent-elles? Dirige-toi vers la table vibrante sur laquelle sont fixées deux tours de hauteurs différentes. Appuie sur un bouton pour faire vibrer la table. Tu peux la faire vibrer de plus en plus vite en augmentant la fréquence (elle est indiquée sur les boutons). ❶ Pour quelle fréquence f 1 l amplitude des oscillations de la grande tour estelle maximale? Note le résultat : f 1 = Pour quelle fréquence f 2 l amplitude des oscillations de la petite tour est-elle maximale? Note le résultat : f 2 = ❷ Ajoute une masse au sommet de la petite tour. Fais vibrer la table à la fréquence f 2. Que remarques-tu? Coche la bonne réponse : L amplitude des oscillations augmente L amplitude des oscillations ne change pas L amplitude des oscillations diminue ❸ La fréquence pour laquelle une tour oscille avec une amplitude maximale dépend de 2 grandeurs qui caractérisent cette tour. En t aidant des résultats précédents, peux-tu donner le nom de ces 2 grandeurs :

11 Comment se produit un séisme? Dirige-toi vers l expérience représentée ci-contre. Elle permet de modéliser ce qu il se passe lors d un séisme. Manipule, observe Les bulles qui suivent permettent de décrire les deux phénomènes successivement observés - dans l expérience réalisée, - dans l évolution de l énergie, - dans la réalité. Indique dans le tableau ci-dessous les numéros correspondant à ces bulles : Expérience réalisée Evolution de l énergie Réalité 1 èr phénomène 2 ème phénomène 3. Le ressort reprend brusquement sa forme initiale 6. Le ressort se déforme 1. Il y a accumulation d énergie 4. L énergie est libérée brusquement 5. La roche subit une déformation élastique très lente 2. Il y a rupture sismique

12 Comment bougent les failles? Dirige-toi vers les trois maquettes des routes. ❶ Représente sur les schémas ci-dessous les flèches indiquant les trois types de mouvements qui peuvent se produire au niveau des failles et indique dans l encadré le nom de ce mouvement : 1 : 2 : 3 : ❷ Observe les photos de séismes ayant eu lieu dans les villes de Spitak, d Izmit et de Niigata. Relie par un trait chacune de ces villes à son pays, à la date de l événement et au type de mouvement qui a eu lieu (utilise les maquettes des routes pour t aider) : Spitak Turquie 2004 compression Izmit Japon 1988 extension Niiagata Arménie 1990 coulissante

13 Quels sont les effets des séismes? Dirige-toi vers l écran d ordinateur expliquant les effets des séismes. Lis bien les explications. ❶ Ces deux maisons sont à le même distance de l épicentre. Entoure celle pour laquelle l intensité du séisme sera la plus grande. ❷ Indique sur la carte représentée ci-contre l épicentre du séisme d intensité IX qui eût lieu au Mexique en Quelle fut l intensité du séisme : - à une vingtaine de km de Mexico : - à Mexico : Comment expliquer cette différence :.. ❸ Lorsque l intensité d un séisme est évaluée à 3 au Japon, à combien est-elle évaluée aux USA :

14 Bâtir sur quel sol? Peut-on construire sa maison sur n importe quel type de sol dans une zone de séismes? ❶ Deux maisons A et B sont absolument identiques. La maison A a été construite sur un sol meuble, la maison B sur un sol dur. A ton avis, en cas de séisme, laquelle subira le moins de dégâts? Entoure ta réponse : A B ❷ Dirige-toi maintenant vers le dispositif représenté sur la photographie ci-contre et manipule. Tes prévisions étaient-elles justes? Complète la phrase suivante : Lors d un séisme, les dégâts peuvent être diminués si les maisons sont construites sur des sols.

15 Quel type d immeubles bâtir? Peut-on construire n importe quel bâtiment dans une zone de séismes? ❶ Dirige-toi vers le jeu de construction et fabrique un immeuble de 2 étages selon le modèle suivant. Teste sa solidité en simulant des secousses sismiques dans les deux directions grâce aux poignées. ❷ Un immeuble identique au précédent a été construit par un autre promoteur, qui a décidé de garder le rez-de-chaussée sans murs pour fabriquer un abri pour les voitures : Fabrique ce nouvel immeuble et teste-le en simulant des secousses identiques à celles de l expérience précédente. Quelle est la construction la plus résistante?.

16 Saurais-tu te préparer et réagir (1)? Dirige-toi vers l exposition «Vivre avec le risque». Ecoute les témoignages des enfants vivant dans les zones à risques, apprends à aménager ta maison, à préparer un sac de survie Au fur et à mesure de te visite, coche les réponses qui te semblent justes dans les questions qui suivent. Lorsque tu auras terminé, dirige-toi vers l un des deux ordinateurs «Testezvous» : un jeu te permettra de vérifier et de compléter tes réponses. ❶ Quels signes peuvent annoncer un tsunami? Les oiseaux se mettent à piailler Le retrait de la mer Un tremblement de terre Rien ❷ Tu habites dans une zone de risque sismique élevé. Nomme deux choses qui te semblent importantes pour aménager ta maison : 1 ère chose :.. 2 ème chose :. ❸ Le sol de ton salon se met à trembler Tu sors en courant de la maison Tu éteins le gaz Tu vas te coucher sous les couvertures

17 Saurais-tu te préparer et réagir (2)? ❹ Tu prépares un sac de survie. Fais la liste de ce que tu vas emporter : ❺ Entoure l immeuble qui résisterait le mieux à un séisme : Tu peux maintenant aller vérifier et compléter tes réponses avec les ordinateurs «Testez-vous»

18 Les réponses aux questions des fiches Où se trouvent les zones à risques? ❶ Les lignes en creux sur le globe représentent les zones de localisation des séismes et les limites des plaques tectoniques. ❷ Pour mesurer le déplacement des plaques, on utilise un satellite. ❸ Paris et New-York s éloignent ❹ La cordillère des Andes se trouve à la limite d une plaque tectonique. Elle est le résultat du rapprochement de deux plaques tectoniques. Comment se transporte l énergie? ❶ En une seconde, les ondes se déplacent dans les roches de quelques kilomètres ❷ A la surface de la Terre, les ondes se déplacent moins vite que dans les roches ❸ A la surface de la Terre, les ondes font le tour du globe en quelques heures (pour cette question, les élèves doivent connaître l ordre de grandeur du rayon de la terre et faire de tête un petit calcul) ❹ L énergie libérée au foyer sismique diminue avec la distance

19 Magnitude ou intensité, quelle échelle? R I C H T E R H P U D I I C H I L I N C T S T E T E N M A G N I T U D E N S R C I E T R E N T E E Comment les tours oscillent-elles? ❶ f 1 = 6,5 Hz et f 2 = 11 Hz. ❷ Avec la masse posée au sommet de la petite tour, l amplitude des oscillations diminue. ❸ Les 2 grandeurs sont la hauteur et la masse Comment se produit un séisme? 1 ère étape 2 ème étape Expérience réalisée 6 3 Evolution de l énergie 1 4 Réalité 5 2

20 Comment bougent les failles? ❶ Faille d extension Faille de compression Faille coulissante ❷ Spitak Turquie 2004 compression Izmit Japon 1988 extension Niiagata Arménie 1990 coulissante Quels sont les effets des séismes? ❶

21 ❷ Aux alentours de Mexico, l intensité du séisme variait entre V à VI, alors qu à Mexico elle était de IX. Cette différence s explique par un effet de site : une grande partie de Mexico est bâti sur un ancien lac asséché, dons sur des sols mous. ❸ Lorsqu un séisme est évalué à 3 au Japon, il est évalué à V aux USA. épicentre Bâtir sur quel sol? ❶ A priori, les réponses des élèves seront à 50/50 ❷ L expérience permet de conclure : Lors d un séisme, les dégâts peuvent être diminués si les maisons sont construites sur des sols durs Quel type d immeubles bâtir? ❶ et ❷ La construction la plus résistante est celle de la question ❶. Saurais-tu te préparer et réagir? Les réponses de la dernière question et des indications supplémentaires peuvent être trouvées dans le quizz «Saurais-je me préparer et réagir» que l on peut utiliser dans l exposition. Haut du document

22 Un projet d exposition après la visite La visite doit permettre aux élèves de trouver des éléments pour réaliser une exposition. L enseignant pourra donner comme consigne à ses élèves de rechercher des idées dans l exposition. Les pistes sont nombreuses. Parmi elles : - Réalisation d expériences qui pourront être présentées par les élèves (de nombreuses expériences faciles à mettre en œuvre sont proposées dans les sites de la rubrique «ressources», quelques expériences de l exposition sont aisément reproductibles). - Réalisation de maquettes d instruments servant à la surveillance des zones à risques - Un jeu peut-être réalisé autour de «que dois-je mettre dans une valise de survie», avec un choix à faire parmi de vrais objets. - Des affiches mettant en œuvre un questionnement peuvent être réalisées Haut du document