Terminale S TP Principe du sismographe

Physicus

Terminale S - TP Principe du sismographe

Résumé :

On fabrique un capteur de vibration dont on vérifiera la réponse linéaire en fonction de l'énergie d'un choc. Les capteurs seront ensuite calibrés sur un choc de référence. Enfin, les capteurs étudieront un "séisme"

Ressources complémentaires :

Vous trouverez sur le site du Musée de Sismologie et Magnétisme Terrestre de Strasbourg des ressources pédagogiques développées notamment par mon collègue Pierre-André Labolle (salut Pierre ! ;-) )

Sur le site WebPhy, vous trouverez un montage plus sensible de sismographe.

Enfin, sur le site de Science In School, un autre montage.

Réalisation du capteur

On soude sur une fourche en époxy (plaque d'essai Veroboard en fibre de verre) une capsule piézo électrique. Sur cette capsule, on soude un anneau en fer. Sur la plaque époxy, on soude enfin un tube de cuivre.

Pour faciliter les soudures, il est judicieux de décaper au papier de verre fin les zones à souder et de les étamer au préalable.

La capsuler piézo électrique est reliée à deux câbles qui se brancheront sur un boitier d'ExAO Sysam SP5.

Sous ce capteur fixé à une potence, on suspend une masse à crochet.

Pour réaliser des chocs dont on contrôle l'énergie, on utilise un "marteau" réalisé selon le schéma ci dessous. Le marteau est soulevé à la hauteur désirée puis laché.

Exemple d'exploitation

Nous projetons au lycée Mermoz de faire ce TP en trois étapes:

Vérification de la linéarité du capteur (mesure du signal en fonction de la hauteur de chute du marteau)
Calibration de tous les capteurs par rapport à un choc de référence, à distance et énergie identique
Mesure de l'intensité d'un choc, réalisé par le professeur, les intensités seront comparées en fonction de la distance sismomètre - épicentre

La vidéo illustre la sensibilité du capteur. Sur l'écran d'ordinateur, l'échelle est de +/- 10 Volts

Exemple de calibration du détecteur, avec des chocs d'énergie croissante. On observe que la réponse, linéaire pour les faibles énergies, sature ensuite au delà d'une certaine énergie.

La vidéo suivante présente le marteau en fonctionnement, ainsi qu'un exemple d'enregistrement de chocs à deux distances : 2.50 m et 5.00 m environ. Le signal est faible (la pleine échelle est de +/- 0.5 Volts) mais on détecte le choc. Pour éviter d'enregistrer le signal électrique à 50Hz du réseau électrique, le capteur est branché sur Sysam en mode différentiel (voies EA0 et EA4 par exemple, au lieu de EA0 et la masse).