Un exemple d utilisation pédagogique de la modélisation en Terminale

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1 Un exemple d utilisation pédagogique de la modélisation en Terminale Thématique du Programme de terminale S concernée : la convergence lithosphérique et ses effets. Objectif méthodologique : Mettre en œuvre une démarche scientifique : observer, formuler une hypothèse, tester l hypothèse à l aide d une modélisation. Objectif de connaissances : une faille inverse se forme lors d une tectonique compressive. Capacités mises en jeu : recenser, extraire et organiser des informations. manipuler et expérimenter, exprimer et exploiter des résultats, faire preuve d esprit critique, raisonner avec rigueur. Problème : Les Alpes sont des montagnes jeunes dont le relief atteint 4800m. On peut y observer des déformations cassantes de la lithosphère appelées «failles inverses». On cherche à montrer si ces failles sont le résultat de forces distensives ou compressives au niveau de la lithosphère. Consigne : on aura recours à une modélisation pour tester l hypothèse émise. Ressources : des clichés de terrain montrant des failles, un protocole relatif à la réalisation d un modèle en compression et en distension, un document : «l ellipsoïde des contraintes» (annexe 1), une fiche technique d utilisation du logiciel «Mesurim» (annexe 2). Aide à la résolution : situer les failles visibles sur ces deux photographies, proposer une hypothèse expliquant leur formation : sur les photographies, indiquer le mouvement de chaque compartiment, marquer les contraintes majeures (s aider de «l ellipsoïde des contraintes»), tester expérimentalement l hypothèse à l aide d un modèle : pour cela, modéliser le processus en utilisant le protocole fourni, confronter les résultats du modèle aux données de terrain : utilisez le logiciel Mesurim) pour mesurer les déplacements (rejets) et les pendages sur le modèle et sur le terrain. 1

2 Des clichés de terrain montrant des failles 2

3 Résultats attendus : 1 L exploitation des données de terrain et la formulation de l hypothèse Hypothèse : les failles observées sont le résultat de forces compressives (mouvements convergents) 3

4 2 La modélisation et l exploitation des données du modèle : 4

5 4 Retour vers le terrain et validation de l hypothèse 5

6 5 Critique du modèle : A la différence du terrain, le modèle : fonctionne sur une durée très courte qui n a rien à voir avec le temps en géologie, met en jeu des dimensions très réduites, utilise des matériaux différents. Bilan : Tout semble indiquer que les failles inverses des Alpes sont des déformations cassantes de la lithosphère qui résultent d une tectonique compressive. Annexe 1 L ellipsoïde des contraintes σ1 : contrainte majeure (principale) σ2 : contrainte moyenne (secondaire) σ3: contrainte mineure (tertiaire) Une contrainte est une force exercée par unité de surface. La pression s exerce perpendiculairement à la surface. La contrainte s exerce selon un angle variable sur la surface. 6

7 Annexe 2 Utiliser le logiciel Mesurim Pour charger un fichier d'image utiliser le menu Fichier - Ouvrir et choisir le répertoire et le nom du fichier. Pour affecter une échelle à une image : utiliser le menu Image créer/modifier l'echelle. Cocher Echelle à définir puis cliquer sur OK. Tracer un trait correspondant à une longueur connue (1) puis indiquer la valeur de cette longueur et l'unité (2) et valider avec le menu Fichier Enregistrer le fichier d'échelle (3). Cliquer sur OK dans la fenêtre suivante. Pour mesurer une longueur sur l'image. Choisir l'outil Mesure : s choisir la mesure courante. Lorsqu'un trait est tracé sur l'image, sa longueur s'affiche en bas de la fenêtre du logiciel. pui Pour mesurer un angle sur l'image, choisir la mesure d'angle puis tracer les deux vecteurs repères. Attention l'angle est mesuré dans le sens trigonométrique. Pour écrire un texte, utiliser l'outil texte Pour réaliser un schéma, utiliser le menu Outil Schéma. Suivre les contours de l'image à reproduire : elle s'affiche sur la fenêtre de droite. Différents outils (épaisseur du trait, choix du crayon, de la gomme ou du trait) sont utilisables. Le menu choix permet de modifier les couleurs, les fontes utilisées pour les textes. Pour tracer des points sur l'image, utiliser le crayon Pour imprimer l'image, utiliser le menu Fichier Imprimer. 7