La physique des catastrophes

Depuis 2009, le Conseil départemental de la Seine-Saint-Denis soutient « la Culture et l’Art au Collège (CAC) ». Cette démarche repose en grande partie sur la présence, en classe et pendant plusieurs semaines (40h), d’un artiste ou d’un scientifique ayant pour mission d’engager les élèves dans un processus de recherche et de création.

 

Intervenant-e-s:
physicien-ne-s

Chargée de projet :
Florise Pagès

 

Objectifs :
Concevoir et répéter des chutes, des glissements, des ruptures ou générer des ondes. Apprendre ainsi, grâce à des maquettes, des constructions et des installations, à modéliser certains des aspects physiques contenus dans des phénomènes naturels. Ce programme ambitieux éclaire d’un jour nouveau le travail de certains physiciens, il ouvre à des relations passionnantes entre calcul, force, énergie, matériaux et bricolage.

Atelier :
A petite échelle
Le physicien présente son domaine de recherche aux élèves, la géophysique, puis par le prisme de vidéos d’éruptions volcaniques, d’avalanches, de tsunamis…aborde les enjeux scientifiques portés par ces phénomènes : comment prévenir une catastrophe ? Comment s’y préparer ? Une série de dispositifs très simples (canon à vortex en carton, avalanche grâce à un plan incliné et du sucre en poudre, mouvement ascendant d’un cyclone à partir d’un plateau tournant) est montrée aux élèves qui tentent de les reproduire.

Un cas concret
Le choix des élèves se porte ensuite sur un cas très précis, le méga séisme de Tohoku-Oki du 11 mars 2011, le grand tsunami de Sumatra de magnitude 9,1…et les élèves cumulent tous les paramètres à prendre en compte afin de recréer des conditions identiques (mêmes reliefs côtier et sous-marin, effet de pente, hauteur de vague, type de fissure…). Des dessins préparatoires, à l’inventaire du matériel (bassins, ballon, cuves étanches…) jusqu’aux instruments de mesure (appareil photo, capteurs, logiciels, règles...), les élèves passent en revue chaque étape rapportée dans un cahier des charges.

Peau de banane
La classe passe enfin à la phase de construction, vérifie le déroulement conforme de chaque étape, corrige, filme ses essais. Les élèves expérimentent en ajustant les paramètres, pour obtenir des résultats qui mettent en évidence des liens de cause à effet : la longueur d’une onde sismique est proportionnelle à l'énergie dissipée, la vitesse du glissement de terrain est fonction des contrastes de densité des sols, un matériau rigide soumis à des cisaillements peut devenir élastique etc. Quelles incidences sur le micro séisme rejoué par un bloc de granite monté sur ressort, lorsque la surface de frottement devient lisse comme une peau de banane ?

 

Collèges :
- Antoine de Saint-Exupéry, Noisy-le-Grand
- François Mitterrand, Noisy-le-Grand
- Jean Jaurès, Pantin
- Colonel Fabien, Montreuil

 

Photos: DAMIEN DELDICQUE, JÉRÔME AUBRY & ALEXANDRE SCHUBNEL, LABORATOIRE DE GÉOLOGIE DE L’ENS PARIS. 

La physique des catastrophes
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