Aux secousses !

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CM2.
Auteur
Q. JOASSARD
Objectif
Définir les variables qui entrent en jeu lors d'un séisme
Relation avec les programmes

Cycle 3 - Programme 2020

  • Identifier un risque naturel à partir d’un exemple au choix (séisme, volcan, érosion littorale, cyclone, tempête, etc.) et les modalités de prévention associées.
  • Identifier des indices de l’activité interne ou externe de la Terre (séismes, volcans, vents, courants océaniques, etc.).
Dates
Créée le 30 octobre 2019
Modifiée le 30 octobre 2019
Statistiques
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9 coups de coeur
Licence
CC-BY-NC-SALicence Creative Commons : Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Partage des conditions initiales à l'identique ?.

Déroulement des séances

1

Qu'est-ce qu'un séisme ?

Dernière mise à jour le 30 octobre 2019
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Décrire un séisme.
Durée
55 minutes (4 phases)
Matériel
Pour l'enseignant :
- 1 affiche
- la photographie Ca tremble au Népal
- le mag des séismes
- le jeu interactif : Des séismes plus ou moins graves et posters A5 : Des séismes plus ou moins graves
- 6 posters A5 : Photographies de séismes

Par élève :
- 1 mag des séismes
- 1 document : Des séismes plus ou moins graves
- son cahier de sciences

1. Situation déclenchante

collectif | 10 min. | découverte

L'enseignant affiche ou projette la photographie Ca tremble au Népal

Les élèves reçoivent le Mag des séismes. Ils lisent individuellement l'article Ca tremble au Népal.

L'enseignant recueille les réflexions des élèves sur les questions suivantes :

Comment se nomme ce phénomène ?

Que s'est-il passé ?

Que voit-on sur la photo ?

Quelle est la nature des dégâts ?

En connaissez-vous d'autres ?

 

L'enseignant montre ensuite les autres photographies des séismes. Il laisse les élèves s'exprimer librement sur le sujet et écrit leurs représentations sur une affiche.

2. Rangement de séismes par gravité

binômes | 20 min. | recherche

L'enseignant distribue à chaque binôme le document Des séismes plus ou moins graves.

Les élèves observent les illustrations, les découpent et les rangent du séismes le moins graves au séisme le plus grave. Ils décrivent chaque image, repèrent des indices permettant de les ranger et discutent de la pertinence de leur choix.

L'enseignant organise un rangement collective avec le jeu interactif ou des posters A5 Des séismes plus ou moins graves.

3. Utilisation de l'échelle d'intensité

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

Lorsque la classe s'est mise d'accord sur un rangement, les élèves comparent leur proposition au document L'échelle d'intensité du mag des séismes.

Comment avez-vous rangé ces images ?

Du séisme le moins grave au séisme le plus grave ?

L'enseignant explique alors que les élèves ont réalisé un rangement scientifique qui peut être très utile lorsqu'on étudie les séismes.

Pour s'entraîner à utiliser ce rangement, l'enseignant propose aux élèves de se servir de l'échelle d'intensité pour classer six photographies de séismes. Chaque photo est placé au bon endroit sous les posters.

4. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Les élèves collent les illustrations dans l'ordre dans leur cahier de sciences.

Ils collent ensuite la trace écrite suivante :

Un séisme est un tremblement de terre. L'échelle d'intensité ou échelle MSK a été créée par les scientifiques qui étudient les séismes pour les classer en fonction de leur intensité et des dégâts qu'ils occasionnent. Elle est basée sur des éléments ressentis (difficultés à rester debout, peur, panique, vibrations...) ou visibles par l'homme (dégâts sur les constructions ou le paysage). Cette échelle va de 1 à 12.

2

Modélisation d'un séisme

Dernière mise à jour le 30 octobre 2019
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Modéliser un séisme
Durée
55 minutes (6 phases)
Matériel
Pour l'enseignant :
- 1 affiche

Par groupe :
- 1 figurine
- 1 quizaine de sucre en morceaux
- 1 document : propagation des ondes sismiques agrandi au format A3 et plastifié
- 1 marteau

Par élève :
- la cahier de sciences

1. Modélisation de secousses

groupes de 5 | 10 min. | recherche

L'enseignant demande aux élèves comment simuler des séismes de différentes intensités pour qu'ils soient ressentis par une figurine posée sur une table. Les élèves proposent de faire bouger la table, de provoquer une secousse.

Chaque groupe teste cette situation en tirant ou en poussant la table. Le bonhomme tombe à chaque fois. La secousse est vraiment trop forte pour être significative. L'intensité du séisme provoqué est difficilement contrôlable. 

Comment provoquer une secousse sans faire bouger la table ?

En frappant sur la table, sous la table, fort, moins fort, loin du bonhomme ou juste à côté, avec un objet, avec le poing....

Chaque groupe teste les différentes propositions. Les élèves constatent qu'ils peuvent moduler l'intensité de leur séisme.

2. Mise en commun

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

L'enseignant demande de quelle manière il est possible de frapper.

Il liste toutes les propositions des élèves sur une affiche.

Qu'est-ce qui a permis de créer les plus fortes secousses ?

Avec le marteau, les secousses sont plus intenses qu'avec le poing.

Où doit-on frapper pour simuler au mieux un séisme ?

C'est mieux de frapper sous la table parce qu'un séisme vient de l'intérieur de la terre, du sous-sol.

Comment modifier l'intensité du séisme ?

En frappant plus ou moins fort. En frappant plus ou moins loin du bonhomme.

3. Expérimentation sur la propagation d'une secousse

groupes de 5 | 10 min. | recherche

L'enseignant dit aux élèves que l'on va s'intéresser à la manière dont se propagent les secousses et observer à quel endroit le séisme cause le plus de dégâts.

Il distribue à chaque groupe des sucres en morceaux et un marteau ainsi que le document Propagation des secousses agrandi.

Dans chaque groupe, les élèves marquent les sucres puis les disposent aux endroits indiqués sur la feuille.

Au départ, chaque groupe frappe avec le marteau sous la table sous le centre des demi-cercle concentriques.

Les élèves frappent ensuite avec la même intensité mais en s'éloignant du foyer.

L'enseignant interroge les élèves :

Qu'avez-vous constaté ?

- Lors d'une secousse, les sucres qui se déplacent le plus sont ceux le plus près de l'endroit où l'on a frappé. 

- Les sucres ont tendance à se déplacer en cercles concentriques.

- L'endroit où la secousse est le plus violemment ressentie est le centre des cercles concentriques.

L'enseignant indique que cet endroit s'appelle l'épicentre.

Plus on s'éloigne de l'épicentre, plus les vibrations diminuent et moins les sucres sont déplacés.

Ces premières constatations sont notées au tableau.

4. Expérimentation sur les variables d'une secousse

groupes de 5 | 10 min. | recherche

Les élèves expérimentant en testant les variables évoquées dans la première phase de la séance.

Ils observent ce qui se passe :

- en fonction de la profondeur du foyer : donner un coup de marteau directement sous la table ou plus bas.

- en fonction de l'intensité du coup : frapper plus ou moins fort (magnitude).

5. Mise en commun

groupes de 5 | 5 min. | mise en commun / institutionnalisation

Les groupes donnent leurs résultats et leurs conclusions.

De quoi dépend l'effet ressenti du séisme ?

Il dépend :

- de la proximité de l'épicentre (l'endroit où il est le plus ressenti)

- de la magnitude du séisme (force)

- de la profondeur du foyer (endroit où le séisme prend naissance)

6. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Les élèves copient le trace écrite suivante dans leur cahier :

Une secousse sismique se propage sous forme de cercles concentriques. L'endroit où le séisme est le plus ressenti se nomme l'épicentre. Plus on s'éloigne de l'épicentre, plus les dégâts sont faibles et moins on ressent le séisme. La force du séisme (mgnitude) dépend de l'endroit où le séisme prend naissance. Cet endroit est appelé le foyer du séisme.

3

Comment enregistrer un séisme ?

Dernière mise à jour le 30 octobre 2019
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Enregistrer des séismes.
Durée
70 minutes (4 phases)
Matériel
Pour l'enseignant :
- 1 vidéoprojecteur
- 1 Mag des séismes
- illustration d'un sismographe
- 1 poster A2 : Le sismographe

Par groupe :
- le matériel de la fiche de construction du sismographe
- A fiche de construction
- des feuilles blanches

Par élève :
- 1 mag des séismes
- son cahier de sciences

1. Questionnement sur l'enregistrement de séismes

collectif | 20 min. | découverte

Les élèves lisent l'article Enregistrement du séisme du Népal du mag des séismes

Ils répondent aux questions écrites au tableau dans leur cahier de sciences.

Que représente cet enregistrement ?

C'est un sismogramme, il représente l'enregistrement de secousses sismiques.

Quel évènement a-t-il enregistré ?

Il a enregistré le séisme du Népal du 25 avril 2015

Qu'est-ce que cela signifie quand les traits sont les plus longs ?

C'est à ce moment-là que la magnitude (c'est à dire la force) est la plus importante.

Quel est le nom de l'appareil représenté ?

C'est un sismographe ?

A quoi sert-il ?

Il permet d'enregistrer les secousses sismiques.

Décris son fonctionnement.

Un stylet est suspendu à une masse, elle-même suspendue à un ressort. Ce stylet écrit sur un papier qui se déroule sur un tambour rotatif. Lors d'une secousse, la masse suspendue perçoit les vibrations qui sont retranscrites par le stylet.

Les questions sont corrigées collectivement. Le document représente l'enregistrement du séisme du Népal par un sismographe français. Bien qu'il ait eu lieu au Népal, le séisme a été perçu en France. Plus le trait est grand, plus la secousse est forte et plus il y a d'énergie libérée lors du séisme. On parle de magnitude. Elle est mesurée par différentes échelles dont la plus connues est l'échelle de Richter.

Les élèves lisent les informations écrites dans le tableau l'échelle de magnitude du Mag des séismes. Ils observent leur fréquence.

2. Fabrication d'un sismographe

groupes de 5 | 30 min. | recherche

L'enseignant projette l'illustration d'un sismographe. Il la commente avec les élèves.

Par groupe de 4, les élèves essaient d'inventer un schéma de sismographe qu'il pourraient fabriquer à partir à partir du principe : un cylindre qui tourne, un stylet qui enregistre les secousses.

Ils dessinent ce schéma sur leur cahier de sciences et l'annotent.

Les différentes propositions sont affichées au tableau et commentées par les concepteurs et par la classe, ce qui permet d'écarter les propositions irréalisables

L'enseignant propose aux élèves de fabriquer un sismographe.

Chaque groupe reçoit le matériel nécessaire ainsi qu'une fiche de construction Le sismographe.

Les élèves suivent les étapes de la fiche de construction et fabriquent leur sismographe.

Différer la phase construction à la séance suivante qui sera déclinée en 3 temps : construction, test et trace écrite.

3. Expérimentation

groupes de 5 | 10 min. | entraînement

Les élèves simulent à nouveau différentes secousses et les enregistrent avec leur sismographe.

4. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Les élèves copient la trace écrite suivante dans leur cahier :

Le sismographe est un appareil qui permet de mesurer la magnitude d'un séisme, c'est à dire l'énergie libérée lors de ce dernier. Plus la secousse est forte, plus l'enregistrement sur le sismographe sera "grand". Un séisme peut être enregistré très loin de son épicentre.

4

Les constructions parasismiques

Dernière mise à jour le 30 octobre 2019
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Modéliser des constructions résistantes
Durée
80 minutes (5 phases)
Matériel
Pour l'enseignant :
- la photographie : D'importants dégâts matériels
- le mag des séismes

Par binôme :
- 2 ou 3 feuilles A4

Par groupe :
- 1 document : propagation des ondes sismiques agrandi
- plusieurs morceaux de sucres
- élastiques
- cartons
- fil de fer
- pâte à modeler
- laine

Par élève :
- 1 Mag des séismes

1. Questionnement

collectif | 10 min. | découverte

L'enseignant projette la photographie D'importants dégâts matériels.

Les élèves décrivent la photo : des maisons détruites, déformées, des immeubles éventrés, des gravats partout...

Que peuvent faire les gens pour se protéger des séismes sans avoir besoin de fuir ?

Construire des maisons résistantes.

2. Emission d'hypothèses

binômes | 15 min. | recherche

L'enseignant demande aux élèves en binôme d'imaginer et de dessiner comment il est possible de rendre un bâtiment résistant.

Maintenant qu'ils ont compris ce qu'est un séisme et comment il se propage, les élèves sont capables de proposer des schémas annotés réfléchis.

Les propositions sont affichées au tableau.

L'enseignant note les propositions sur une affiche.

3. Conception de constructions résistantes

groupes de 4 | 30 min. | découverte

L'enseignant redistribue le document A3 plastifié Propagation des secousses.

Les élèves doivent cette fois-ci assembler les sucres en morceaux pour modéliser des constructions qu'ils placeront près de l'épicentre, sur le premier des cercles concentriques. Celles-ci devront résister le mieux possibles aux secousses.

Ils peuvent empiler les sucres, construire des arches, lier les sucres avec des élastiques.

Il s'agit de tâtonnement expérimentaux, l'essentiel étant de comprendre que certains paramètres influeront sur la résistance des bâtiments.

Les élèves dessinent leurs expérimentations et notent leurs observations sur leur cahier de sciences.

Différer le reste de la séance à la séance prochaine.

4. Mise en commun et documentation

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

Les groupes font part de leurs résultats et de leur observations :

- les bâtiments liés avec des élastiques tiennent mieux

- il ne faut pas qu'il y ait de trous entre les sucres, il faut des bâtiments compacts

- les bâtiments isolés, sur lesquels on a rajouté du carton, tiennent mieux.

 

Les élèves lisent l'article Nomes parasismiques du Mag des séismes.

Ils constatent que dans les pays, comme le Japon, où le risque sismique est important, les bâtiments sont construits en respectant les normes parasismiques.

5. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Les élèves copient la trace écrite suivante :

Pour résister aux séismes, les architectes construisent des bâtiments parasismiques (contre les secousses) qui respectent des normes précises :

- bâtiments simples et compacts

- murs en béton armés

- chainage des murs

- matériaux de construction qui résistent aux vibrations.

5

Evaluation

Dernière mise à jour le 30 octobre 2019
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Définir les variables qui entrent en jeu lors d'un séisme
Durée
30 minutes (1 phase)
Matériel
Par élève :
- 1 évaluaion

1. Evaluation

individuel | 30 min. | évaluation

Après lecture orale et explication des consignes, chaque élève complète l'évaluation.