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Service pédagogique :

Contactez Isabelle Roux de 9h à12h et de 14h à 18 h du lundi au vendredi inclus.

Mel. pedagogie@citedelamer.com Tel. 02 33 20 26 35 Fax. 02 33 20 26 27

Gilles Chaffangeon, professeur de Sciences Physiques – lycée de Tocqueville à Cherbourg Loïc Larose, professeur de Technologie et chef de travaux – lycée professionnel de Sauxmarais

Mis à disposition au service pédagogique de La Cité de la Mer.

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& $& $& $& $ ' ( ���� � ' ( ���� � ' ( ���� � ' ( ���� �!!!!� �� � �)� �� � �)� �� � �)� �� � �) # # # # # # # $ $ $ %# # # # # # # $ $ $ %# # # # # # # $ $ $ %# # # # # # # $ $ $ % 1. Mythes et légendes

2. Les pionniers

3. Les grandes expéditions

4. Explorer l’océan

5. Archéologie sous-marine

& & $& & $& & $& & $ ' ( ���� � ' ( ���� � ' ( ���� � ' ( ���� �****� �� � �+� �� � �+� �� � �+� �� � �+ # # # # # # # # # # ,# # # # # # # # # # ,# # # # # # # # # # ,# # # # # # # # # # , 1. Domaine bathyal, abyssal et hadal

2. Territoire de la recherche

3. Aquariums

& & & $& & & $& & & $& & & $ ' ( ���� � ' ( ���� � ' ( ���� � ' ( ���� �****� �� � �-� �� � �-� �� � �-� �� � �- # # # # # # # # # .# # # # # # # # # .# # # # # # # # # .# # # # # # # # # . 1. Aquariums

& � $& � $& � $& � $ ' ( ��� ' ( ��� ' ( ��� ' ( ���!!!!� � ��� � ��� � ��� � ��****� �� � �-� �� � �-� �� � �-� �� � �- # # # # # # /# # # # # # /# # # # # # /# # # # # # /

� 0 � � ��� ��� 0 � � ��� ��� 0 � � ��� ��� 0 � � ��� ��1� ��� �������2 �� ��1� ��� �������2 �� ��1� ��� �������2 �� ��1� ��� �������2 �� ��# # # # # $ $ + -# # # # # $ $ + -# # # # # $ $ + -# # # # # $ $ + - 1. Qu’est ce qu’une force ?

2. La pression exercée par l’eau

3. Force, déplacement et vitesse

4. Equilibre des forces

5. Et chez les animaux marins

3 �4 ( ���� � 0 ��3 �4 ( ���� � 0 ��3 �4 ( ���� � 0 ��3 �4 ( ���� � 0 ��# # # # # # # # # # # # # # # $ $ $ + %# # # # # # # # # # # # # # # $ $ $ + %# # # # # # # # # # # # # # # $ $ $ + %# # # # # # # # # # # # # # # $ $ $ + %

5 � � � � � � 5 � � � � � � 5 � � � � � � 5 � � � � � � !!!!" � �" � �" � �" � � Le parcours jeu est un support de visite destiné à guider l’élève dans le pavillon des expositions de La Cité de la Mer.

Les réponses aux questions se trouvent dans les différents supports de l’exposition : panneaux, maquettes, vidéos,…

Certaines questions font appel à l’esprit de synthèse du visiteur puisque les réponses sont dispersées sur les trois niveaux.

La plupart des questions peuvent faire l’objet d’une exploitation pédagogique lors du retour en classe : vous trouverez dans ce document quelques suggestions.

IMPORTANT

Certaines des questions du livret concernent les animaux, vertébrés et invertébrés, présents dans les aquariums de La Cité de la Mer. Il est possible que, suite à certaines circonstances (maladie, stress, pression d’agression d’un congénère…) un animal ait été retiré de son bassin pour être placé en quarantaine, ce qui rendra impossible son observation par les élèves. Nous nous excusons de ces conditions, toutefois inhérentes à tout travail lié au vivant.

& $& $& $& $ ' ( ���� � ' ( ���� � ' ( ���� � ' ( ���� �!!!!� �� � �)� �� � �)� �� � �)� �� � �) + $+ $+ $+ $ � 6 �0 ���( � ���� �� 6 �0 ���( � ���� �� 6 �0 ���( � ���� �� 6 �0 ���( � ���� �

������������La question fait appel aux connaissances générales de l’élève����

Ce sont les méduses.

Les deux autres sœurs Gorgones sont Sthéno et Euryale. Elles partagent avec Méduse le même aspect repoussant : chevelure de serpent, bras de bronze et défenses de sanglier garnissant la bouche. D’immenses ailes d’or leur permettent de voler. Quiconque croisait le regard de Méduse se trouvait changé en pierre : de cette légende découle le verbe « méduser ».

2) Niveau 2 : Panneau 1.1 Mythes et légendes – Réalités et sciences fiction- légende du tableau de Knut Ekvall Sirène entraînant le pêcheur dans la mer

Dans l’Odyssée d’Homère, les sirènes sont représentées comme des créatures ailées.

Il est intéressant de noter qu’au cours des âges, les sirènes n’ont pas toujours eu le même aspect, bien que restant toujours des créatures féminines au chant ensorceleur. La représentation actuelle, mi-femme mi-poisson, n’est apparue qu’au Moyen Age.

) $) $) $) $ � �� ������� � �� ������� � �� ������� � �� �������

������������Niveau 2 : Panneau 1.2 Premiers pas – Premiers pas de l’homme sous la mer et De la cloche…au scaphandre.�

L’air contenu dans une cloche de plongée est respirable, car il est comprimé par l’eau à une pression correspondant à celle de l’eau ambiante. Le plongeur sorti de la cloche ne pourrait pas respirer de l’air à pression atmosphérique, car la puissance musculaire de la cage thoracique ne permet pas de lutter contre la pression de l’eau : il doit respirer un air sous pression.

• Programme de Physique de 4ème : L’air qui nous entoure (compressibilité, le dioxygène constituant de l’air)

• Programme de SVT de 5ème : rappel sur la respiration et le dioxygène, gaz indispensable à la vie

������������Niveau 2 : Panneau sur le tonneau de Lethbridge����

Lethbridge a conçu son tonneau en 1715.

Il fut un des premiers à vendre non pas son invention mais ses prestations, notamment à la Compagnie des Indes Orientales, pour qui il explora l’épave d’un navire hollandais au large de Madère et récupéra 300 lingots d’or.

% $% $% $% $ � ��� �� ��7 � � � ������ ��� �� ��7 � � � ������ ��� �� ��7 � � � ������ ��� �� ��7 � � � ������������� Niveau 2 : Panneaux - 1.3 Expéditions - A la recherche des limites de la vie et des fossiles vivants et L’expédition du Challenger

Les géologues embarqués à bord du Challenger cherchaient à mieux connaître le relief et la nature des fonds marins, notamment pour faciliter la pose des câbles sous-marins télégraphiques. La remontée de certains de ces câbles, incrustés de coraux et d’éponges, conduisent les biologistes de l’époque à s’interroger sur l’existence ou non d’une limite de profondeur à la vie : ceux du Challenger chaluteront jusqu’à plus de 5500m pour récolter des animaux.

6) Niveau 2 : Panneau 1.3 Expéditions - Les personnalités marquantes des débuts de l’océanographie Le « Pourquoi pas » est le nom donné à quatre des bateaux utilisés par Jean-Baptiste Charcot.

Charcot prend part à de nombreuses expéditions en Arctique et en Antarctique (il déposera au Groenland en 1936 la 2ème expédition de Paul-Emile Victor) et relate ces expériences dans plusieurs ouvrages (Le Français au Pôle Sud, Le Pourquoi Pas ? dans l’Antarctique…). Il trouve la mort en Islande en 1936, lors du naufrage du 4ème Pourquoi Pas ?, en panne de machine après une explosion de grisou.

8 $8 $8 $8 $ � 7 � ( �� �� � 7 � ( �� �� � 7 � ( �� �� � 7 � ( �� �� ( 9 ��� �( 9 ��� �( 9 ��� �( 9 ��� �7) Niveau 2 : Panneau « Records et limites des bathyscaphes »

Le Trieste, bathyscaphe américain, est descendu jusqu’à –10 916m en 1960, dans la fosse des Mariannes.

������������Niveau 2 : Panneau 3.4 Au delà (maquette du Victor et vidéo « Travailler en grandes profondeur ») – Séquence vidéo « Méthodes de fouille » du pôle d’archéologie sous-marine – ROV de type SeaWhip exposé au niveau 1�

Les ROV peuvent intervenir lors de fouilles archéologiques(prises de vue, désenvasage, prise d’échantillons…), de travaux pétroliers (soudure, boulonnage…), lors de poses de câbles sous-marins…

: $: $: $: $ 5 � �0 � �( ������5 � �0 � �( ������5 � �0 � �( ������5 � �0 � �( ������!!!!� � ���� � ���� � ���� � ���9) Niveau 2 : Séquences vidéos « Méthodes de fouille » et « Restauration d’objets » Niveau 2 : Panneau « Les techniques de fouilles »

1) Fouiller …dans de la documentation, pour mieux connaître l’épave, sa route et déduire une zone de fouille la plus restreinte possible.

2) Désenvaser l’épave, à l’aide d’une suceuse ou d’un ventilateur.

3) Photographier le site sous tous les angles pour en avoir une vision 3D : c’est la photogrammétrie.

4) Etablir un quadrillage de référence, pour replacer ensuite les objets trouvés dans un plan : c’est le carroyage.

5) Restaurer chaque objet avec la méthode appropriée.

6) Exposer l’objet dans un musée, dans les conditions préconisées de lumière, d’hygrométrie et de température.

• Programme de Physique-Chimie de 5ème - 4ème : l’eau dans notre environnement (l’eau de mer en tant que solution, sels minéraux et gaz dissous, l’eau en tant que solvant…), le dioxygène dissous facteur d’oxydation de certains matériaux (fer) constitutifs des objets d’épave

• Programme de Physique-Chimie de 3ème : introduction aux propriétés des matériaux (oxydation, inertie chimique…), électrolyse comme procédé de restauration/nettoyage d’objets

����������������Niveau 2 : Panneaux 2.1 Les Fouilles - Après la fouille : comment conserver hors de l’eau ? et Dis-moi de quel matériau tu es constitué, je te dirai ce que tu vas devenir…����

Cuivre : Bien (car même oxydé et devenu vert, il ne s’abîme pas en profondeur)

Os : Bien (les matières organiques supportent plutôt bien un long séjour dans l’eau, même si elles se couvrent de concrétions)

Bois : Assez bien (le bois est surtout dégradé par les espèces xylophages)

Acier : Mal (alliage de fer et de carbone, l’acier résiste mieux à la corrosion que le fer seul, cible privilégiée des bactéries, mais souffre beaucoup d’un séjour prolongé en eau de mer)

• Programme de Physique-Chimie de 3ème : introduction aux propriétés des matériaux (oxydation, inertie chimique…), électrolyse comme procédé de restauration/nettoyage d’objets

& & $& & $& & $& & $ ' ( ���� � ' ( ���� � ' ( ���� � ' ( ���� �!!!!� �� � �+� �� � �+� �� � �+� �� � �+ + $+ $+ $+ $ ��� ���4 �0 6 ( ; 4 6 ( ��0 � (��� ���4 �0 6 ( ; 4 6 ( ��0 � (��� ���4 �0 6 ( ; 4 6 ( ��0 � (��� ���4 �0 6 ( ; 4 6 ( ��0 � (

����������������Niveau 1 : Schéma des différents types de reliefs sous-marins

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• Programme de SVT de 4ème : effets de l’activité interne du globe (volcanisme, séismes…), les plaques et leurs mouvements

12) Niveau 1 : Panneau 6.1 Plaines immenses

« Il fait noir, il fait froid, il fait faim, il fait profond.»

« Il fait noir » : aucune lumière ne pénètre au-delà de 200-300m de profondeur

« Il fait froid » : en moyenne 2°C vers 2000m, 0.5 à 1°C au-delà de 5000m

« Il fait profond » : la pression augmente de 1kg/cm2 tous les 10m

« Il fait faim » : les grands fonds sont très peu peuplés, la nourriture disponible dépendant des faibles apports de la surface

• Programme de Physique-Chimie de 4ème : la lumière (absorption différentielle des différentes longueurs d’onde par l’eau de mer)

����������������Niveau 1 : Panneau et séquence vidéo 6.2 Oasis����

La base de la chaîne alimentaire des oasis situés autour des fumeurs noirs est constituée par des bactéries tirant leur énergie de réactions chimiques.

Ces bactéries utilisent les produits soufrés contenus dans l’eau crachée par les fumeurs (qui sont sous forme réduite, cette eau étant exempte d’oxygène dissous). Leur oxydation (mise en présence avec l’oxygène dissous dans l’eau de mer environnante) libère de l’énergie, utilisée par ces bactéries.

• Programme de SVT de 6ème : rappel sur les chaînes alimentaires, notions de producteurs primaires et secondaires

• Programme de Physique-Chimie de 4ème : le dioxygène (dissous dans l’eau de mer)

����������������Niveau 1 : Panneau « Vision d’ensemble du domaine océanique » - Schémas « Les continents ont bougé sous l’effet des phénomènes d’accrétion et de subduction »�

Dans la Terre de demain :

� la Méditerranée sera fermée

� la partie est de l’Afrique va se détacher, ainsi que la partie ouest des USA

� l’Australie va se rapprocher de l’Asie

) $ ) $ ) $ ) $ � �� � ����� �� �( � ��0 �� �0 �� �� � ����� �� �( � ��0 �� �0 �� �� � ����� �� �( � ��0 �� �0 �� �� � ����� �� �( � ��0 �� �0 �15 Niveau 1 : Panneaux 7.2 Océan et climat - L’océan régulateur du climat et Le couple océan-atmosphère

Les courants océaniques permettent notamment de répartir l’énergie solaire reçue entre les tropiques. Ils sont de deux types : les courants de profondeur, dus aux différences de densité des masses d’eau, et les courants de surface, plus rapides et principalement dus aux vents.

����) Le pétrole des fonds marins peut être détecté par sismique réflexion.Les satellites ne pouvant prendre que des mesures de surface, le pétrole sous-marin ne peut être repéré grâce à eux. La sismique-réflexion est une méthode qui consiste à émettre un signal sonore à l’aide d’un canon à air, et à analyser les échos renvoyés par les différentes couches du sous-sol. Le pétrole n’est pas directement détectable ainsi : on recherche la structure géologique (« réservoir ») susceptible d’en avoir piégé (couches imperméables).

Schéma de sismique-réflexion

17) Niveau 1 : Panneau 7.1 observer - Observer depuis l’espace

Niveau 1 : Panneau 7.2 Océan et climat - L’océan régulateur du climat », photos satellites (répartition des nuages en été, contenance en vapeur d’eau de l’atmosphère)

Niveau 1 : Panneau 7.2 Océan et climat - Effet de serre et niveau des mers - photo satellite (Taux de variation du niveau de la mer d’après Topex-Poseidon)

Toutes les réponses sont bonnes, sauf « établir une carte en relief du fond des océans au centimètre près ».

Les satellites ne permettent d’effectuer que des mesures de surface. Toutefois, il peuvent permettrent de déduire le relief des fonds car, lorsqu’un relief dépasse 50 mètres, une bosse (ou un creux) déforme la surface de l’océan : des cartes peuvent donc être établies grâce aux satellites, mais elles ne montreront pas les reliefs inférieurs à 1m. Pour obtenir des cartes précises, il est indispensable de quadriller la zone avec un navire équipé d’un sondeur multifaisceaux, ce qui est beaucoup plus long.

% $% $% $% $ 5 � � � ���5 � � � ���5 � � � ���5 � � � ���

����������������Niveau 1 : Panneau 9.1 Sensations - Paragraphe « une ligne pour « toucher » l’eau »�

La ligne latérale des poissons leur sert à percevoir sous l’eau les sons et autres vibrations.

Les cellules ciliées de sa ligne latérale permettent au poisson de percevoir les vibrations de l’eau : sons divers, courants (force et direction), mouvement des poissons l’entourant dans un banc, vibrations causées par ses propres mouvements et réfléchies par l’environnement…

19) Niveau 0 : Panneau 10.1 Energie - Paragraphe « Baleines, dauphins et phoques »

Le sang des cétacés est deux fois plus riche que le nôtre en globules rouges et retient ainsi beaucoup plus d’oxygène pour un même volume.

Ils économisent leurs mouvement

En plongée, le sang n’irrigue plus que les organes vitaux et ils ralentissent leur rythme cardiaque.

• Programme de SVT de 5ème : rappels sur la respiration

20) Panneau 9.1 Sensations - Paragraphe « arme et détecteur électrique »

Les ampoules de Lorenzini constituent un organe sensoriel électromagnétique, qui permet au requin de repérer des proies et de se guider grâce au champ magnétique terrestre.

Le sens électromagnétique des requins est un des plus sensibles du règne animal : ils sont capables de déceler des tensions de l’ordre de 0.005 microvolts par centimètre. Des expériences comprenant deux électrodes enfouies dans le sable et soumises à une tension variable ont permis d’évaluer cette sensibilité, notamment chez les émissoles. Par contre, l’intensité d’un champ bioélectrique diminue rapidement avec la distance : le sens électromagnétique, pour précis qu’il soit, ne fonctionne qu’à faible distance.

• Programme de Physique-Chimie de 4ème : l’électricité (la tension électrique comme forme d’information se déplaçant le long des nerfs, unité de mesure de la tension, l’eau de mer conductrice de courant)

• Programme de SVT de 3ème : introduction à l’activité neuronale

& & & $& & & $& & & $& & & $ ' ( ���� � ' ( ���� � ' ( ���� � ' ( ���� �!!!!� �� � �-� �� � �-� �� � �-� �� � �-

+ $+ $+ $+ $ 5 � � � ���5 � � � ���5 � � � ���5 � � � ���������������Niveau 0 : Panneau 10.3 Ballasts����

C’est un système de ballasts.

Les poissons, afin de réguler leur flottabilité, possèdent une vessie natatoire, véritable poche gonflable relié à une glande qui extrait le gaz du sang. D’autres poissons allègent leur corps par un excès de graisse (maquereau, requins…).

• Programme de Physique-Chimie de 5ème : masse volumique de l’eau, gaz dissous…

& � $ ' ( ��� ' ( ��� ' ( ��� ' ( ���!!!!� � ��� � ��� � ��� � ��!!!!� �� � �-� �� � �-� �� � �-� �� � �- ��������Audioguidage du Redoutable����

Nom : Le Redoutable Né en 1971 (NB : le Redoutable est lancé en 1969, puis admis au service actif en 1971. Il est désarmé en 1991, et rejoint La Cité de la Mer en 2000) A Cherbourg Nationalité française Longueur : 128 m Masse : 8000 tonnes Equipage : 135 personnes Durée des patrouilles : environ 70 jours Type de propulsion : nucléaire Vitesse atteinte : plus de 20 nœuds Equipé de 16 missiles balistiques Portée des missiles : 3000km Vitesse des missiles : 15000km/h�Ordre de tir donné par : le Président de la République Française

������������Niveau 0 : la Grande Galerie des sous-marins����

1776 La Tortue Sous-marin à hélice

1801 Le Nautilus Sous-marin à voile

1929 Le Surcouf Hydravion embarqué

1955 Le Nautilus (USA) Premier sous-marin nucléaire

1967 Le Redoutable Premier SNLE (Sous-marin Nucléaire Lanceur d’Engins)français

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� ��� �������2 �� ��� ��� �������2 �� ��� ��� �������2 �� ��� ��� �������2 �� ��Le sujet abordé dans ce livret correspond au programme actuel de Physique de 3ème : « Mouvements et forces».

Il peut être néanmoins exploité avec des publics variés, notamment en guise de rappel pour des classes de Première.

La plupart des questions trouvent leurs réponses directement dans le Pavillon d’Exposition Permanente de La Cité de la Mer : aquariums, panneaux, bornes interactives, séquences vidéo, objets exposés… ou dans le sous-marin « Le Redoutable ». D’autres questions font appel à la logique de l’élève, ainsi qu’à sa capacité d’observation.

Six grandes notions relatives aux mouvements et forces ont été retenues :

o Qu’est-ce qu’une force ?

o La pression exercée par l’eau

o Le principe d’Archimède

o Forces, déplacement et vitesse

o Equilibre des forces

o Et chez les animaux marins ?

Chacune de ces six parties comporte une brève introduction permettant de présenter la notion abordée, avec éventuellement un rappel succinct de définitions. L'enseignant y trouvera également des exemples concrets qui lui permettront d'illustrer chacune des notions, mais aussi de développer des compétences transversales.

Une exploitation pluridisciplinaire de ce document est souhaitable, puisque certaines notions font appel à des connaissances de chimie (caractéristiques physico-chimiques de l’eau de mer…), de mathématiques (calculs de vitesses, conversions…) ou de biologie (types de locomotion…)

Les activités scientifiques participant pleinement à l’apprentissage du langage, une collaboration avec l’enseignant de français est conseillée : lecture et production de textes courts, introduction d’un nouveau vocabulaire spécialisé (lexique en fin de livret), appréhension des liens entre textes et images… sont autant de points exploitables en français.

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Cette première partie consiste principalement en un rappel de cours : en revoyant préalablement les notions indispensables relatives aux forces, l’élève sera mieux préparé pour aborder les notions suivantes.

Aucun support de l’exposition ne se rapporte directement aux questions de ce chapitre, mais il peut être utile d’effectuer ces rappels dans le hall d’entrée, le bathyscaphe Archimède constituant une introduction parfaitement adaptée, d’autant plus qu’il sera par la suite (notion 4) sujet de questionnements (à faire observer principalement : l’épaisseur de la sphère habitable –15cm, visible grâce aux hublots, par rapport à la coque fine – 0.5cm).

1) Le poids correspond à une force exercée par la Terre, qu’on appelle attraction terrestre, ou gravité. Son point d’application est appelé centre de gravité, sa direction est verticale et elle est dirigée vers le bas. Le poids d’un objet est proportionnel à sa masse selon la formule P = m x g. Dans cette formule, le poids P est exprimé en Newton, la masse m en kilogramme et l’intensité de la pesanteur g en Newton par kilogramme. La valeur de g est variable à la surface de la Terre, en fonction de l’altitude et de la latitude : même si notre masse ne varie pas lors d’un voyage, nous ne faisons pas toujours le même poids !

Cette question est l’occasion de rappeler la confusion quant au mot « poids » qui, dans le langage courant, est synonyme de « masse ».

2) Le poids est :

• Une force à distance

• Une force répartie

• Une valeur variable selon le lieu

3) Pour être le plus léger, il faut partir (dans l’ordre croissant de poids) :

• Sur la Lune

• Au sommet de l’Everest / Dans la jungle équatoriale du Brésil (pour les deux, g = 9,786 N.Kg-1))

• Dans les polders de Hollande

• Dans un igloo en plein Pôle Nord

4) Les plus fortes marées s’observent donc quand la Lune et le Soleil sont alignés (en conjoncture).

• Programme de SVT (rappels de 6ème et 5ème ) : explication du phénomène des marées et répartition des espèces littorales

) $) $) $) $ � � � �����7 �� �� �� � ( = � �� � � �����7 �� �� �� � ( = � �� � � �����7 �� �� �� � ( = � �� � � �����7 �� �� �� � ( = � �Cette notion débute par des rappels des programme de Physique de 5ème/4ème : masse volumique de l’eau, notion de pression, unités légales et usuelles…

Il est intéressant de noter que la pression est le facteur général déterminant qui a freiné le développement de l’exploration sous-marine :

� D’une part, la pression exercée par l’eau : contrainte mécanique exercée par sur les matériaux de construction des engins d’exploration …

� D’autre part, la pression de l’air : le développement de la plongée n’a pu avoir lieu qu’à partir du moment où l’homme a pu comprimer l’air, grâce à la pression de l’eau (cloche à plongée…) soit par un autre moyen (pompe pour scaphandre - voir niveau 2, compresseur…)

Ci-dessous les différents supports d’exposition pouvant illustrer le thème général de la pression :

Niveau 2 : panneau « Les pionniers » : illustrations consacrées aux pionniers tels que Végèce, Léonard de Vinci, cloches de plongée, scaphandre du chevalier de Beauve, casque de Fréminet, scaphandre de Klingert…

Niveau 2 : film « Bathysphère et bathyscaphe »

Niveau 2 : photo d’un plongeur légendé avec les endroits du corps où se ressent le plus la pression de l’eau en plongée (vitrines plongée)

Niveau 2 : matériel de plongée exposé dans les vitrines (vitrines plongée), tonneau de Lethbridge, scaphandre pied-lourd et scaphandre autonome Niveau 0 : « Pôle sous-marin » : Colonnes simulant la pression sur la coque d’un sous-marin en fonction de la profondeur, acier de la coque à haute élasticité pour supporter les variations de pression (film sur la construction du Triomphant)

5)

Profondeur Pression

0 mètre 1 bar

- 10 mètres 2 bars

- 10 000 mètres 1000 bars

6) Nef d’accueil : Sphère habitable de l’Archimède

Niveau 2 : Sphère suspendue du Nautile – maquettes du Rémora 2000 et du Nautile – Photo de la bathysphère (panneau « Bathysphère, bathyscaphes… »)

Niveau 2 : film « Bathysphère et bathyscaphes »

Niveau 1 : formes sphériques du sismographe et du courantomètre acoustique

Niveau 0 : base cylindrique de l’aquarium abyssal, supportant 300000 litres d’eau de mer

Niveau 0 : Le Redoutable (extérieur) – Film « Histoires de formes » (salle « La construction des sous-marins ») – Film « La construction du Triomphant���

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Les engins de plongée profonde ont généralement des formes très arrondies, car c’est la forme arrondie qui résiste le mieux aux forces dues à la pression.

Les gravures d’anciennes inventions (Niveau 0, « Des machines fabuleuses ») comme La Tortue de Bushnell ou le Nautilus de Fulton rappellent que l’homme a toujours su intuitivement que les formes arrondies étaient les plus adaptées.

Par ailleurs, cette question est l’occasion de faire un lien direct avec un autre chapitre du programme : les propriétés des matériaux. On peut citer par exemple la nécessité d’avoir pour la coque du sous-marin un acier élastique : ainsi, le sous-marin se déforme sous la pression, mais récupère sa forme initiale en remontant à la surface. C’est également un acier résistant à la corrosion (réactions d’oxydation). Le film sur « Bathysphère et bathyscaphes» cite également les matériaux de construction de la bathysphère : acier, nickel et molybdène.

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7)�Nef d’accueil : Archimède

Niveau 2 : épaisseur du hublot dans la vitrine du panneau « bathysphère, bathyscaphe… »

Niveau 0 : dans l’étagère basse (salle « La construction des sous-marins ») se trouve un morceau de tôle de coque épaisse (15cm environ) d’un sous-marin de type Redoutable - il peut être intéressant pour servir de comparaison (la coque fine de l’Archimède fait 0.5cm d’épaisseur, et la coque épaisse de sa sphère 15cm)

L’Archimède, dans sa partie inférieure, est ouvert sur l’eau de mer qui l’entoure : ainsi, la pression de l’eau reste identique de part et d’autre de la coque fine quelle que soit la profondeur à laquelle se trouve l’engin. La sphère habitable reste par contre à pression atmosphérique, la coque doit donc être beaucoup plus épaisse pour supporter la différence de pression lorsque l’Archimède est à 10000mètres de profondeur.

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Cette notion débute par un énoncé du principe d’Archimède.

Une maquette du Niveau 0 (Galerie « Du rêve à la réalité ») a été conçue pour illustrer ce principe.

• Programme de SVT de 3ème : fonctionnement de l’organisme, relation à l’environnement… Le principe d’Archimède a de multiples conséquences physiques et physiologiques sur le plongeur autonome (voir pour ressource le site cité en bibliographie http://hussonb.free.fr/plongee/archimede.htm ): poids des objets immergés, principe de la stab et flottabilité du plongeur, technique du poumon ballast…

8) Archimède s’est écrié « Eurêka !» (« J’ai trouvé !»).

9)

L’histoire d’Archimède peut constituer un exercice dans le cadre du chapitre du programme sur les propriétés des matériaux. Elle peut faire également l’objet d’un TP sur la critique des deux méthodes possibles ayant pu être utilisées par Archimède (la méthode 2 satisfait davantage les historiens scientifiques : la différence de hauteur d’eau dans le cas de l’expérience 1 devait être trop minime pour être perçue avec les moyens d’époque).

Expérience 1 Expérience 2

(suggestion : voir le site http://www.eveil.asso.fr/journal/archives/archim1.htm cité en bibliographie pour un exemple précis d’exercice sur ce modèle)

10) Niveau 0 : maquette explicative du principe d’Archimède et maquette du système des ballasts – Commentaire du Redoutable - borne interactive « Pilotage » du Central

« En remplissant les ballasts du sous-marin avec de l’eau, on augmente son poids. Celui-ci devient alors supérieur à la poussée d’Archimède, et le sous-marin coule. »

11) Nef d’accueil : bathyscaphe Archimède et panneaux explicatifs

Les affirmations exactes sont les suivantes :

• Après le largage de la grenaille de fer, la poussée d’Archimède devient supérieure au poids du bathyscaphe

• Le poids du bathyscaphe diminue lorsqu’il largue la grenaille de fer

• La poussée d’Archimède est la même avant et après le largage de la grenaille de fer

8 $8 $8 $8 $ � �� ��; � � � ( �� �� ��; � � � ( �� �� ��; � � � ( �� �� ��; � � � ( ��������� ������������ ������������ ������������ ����Cette notion permet à l’enseignant de rappeler les termes de mouvement, de vitesse, et de référentiel.

12) Nef d’accueil : bathyscaphe Archimède et panneau explicatif

Mouvement vertical : hélice n° 3

Mouvement d’avant en arrière : hélice n°2

Mouvement latéral : hélice n°1

Les bathyscaphes doivent à leur faible mobilité leur surnom « d’ascenseurs des mers » : ils ont été remplacés par des engins plus mobiles : les sous-marins d’exploration, comme le Nautile.

13) Niveau 0 : hélice à 7 pales du Redoutable – maquette d’hélice à manivelle – borne « Pilotage » du central

On peut conclure que l’hélice, qui est animée d’un mouvement de rotation, permet au bateau d’acquérir un mouvement de translation.

14) Commentaire du Redoutable – Panneau extérieur « Le Redoutable, un seigneur des mers au repos à Cherbourg »

Le Redoutable pouvait naviguer à 22 nœuds, c’est-à-dire 22 milles par heure soit 40.7km/h.

15) La vitesse du sous-marin est de 15 nœuds par rapport au fond de l’océan.

La vitesse du sous-marinier installé au poste de pilotage est de :

� 20 nœuds par rapport à l’eau

� 15 nœuds par rapport au fond

� 0 nœud par rapport au sous-marin

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: $: $: $: $ � � ��( �4 � �� �2 �� ��� � ��( �4 � �� �2 �� ��� � ��( �4 � �� �2 �� ��� � ��( �4 � �� �2 �� ��16) Niveau 0 : borne interactive « Pilotage » du Central et simulateur de pilotage

17) Niveau 0 : borne interactive « Pilotage » du Central��

Les affirmations exactes sont les suivantes :

• Le sous-marin prend de l’assiette parce que le centre de gravité se déplace

• Lorsque le sous-marin prend de l’assiette, la poussée d’Archimède demeure égale au poids

• Lorsque le sous-marin prend de l’assiette, la vie à bord est moins agréable

18) Niveau 0 : borne interactive « Pilotage » du Central et simulateur de pilotage�

Une séance de cinéma a lieu dans une salle située à l’avant du sous-marin. En se déplaçant pour gagner cette salle, l’équipage déplace le centre de gravité du sous-marin vers l’avant. Le sous-marin prend alors une assiette négative. Pour retrouver une assiette nulle, il faut faire passer de l’eau des caisses d’assiette avant vers les caisses d’assiette arrière.

, $, $, $, $ � ��0 �@ ( � ��� �7 � � ��� ��0 �@ ( � ��� �7 � � ��� ��0 �@ ( � ��� �7 � � ��� ��0 �@ ( � ��� �7 � � ��>>>>Cette notion est l’occasion de rappeler que les lois physiques s’appliquent également aux êtres vivants. Des exemples simples ont été choisis (mouvements unidirectionnels de la crevette), mais l’enseignant pourra s’il le désire s’inspirer du panneau « Sacrés rameurs » du Niveau 2 s’il souhaite illustrer les principes de forces avec la nage ondulante de certains poissons.

Le principe des ballasts pourra aussi trouver une « illustration vivante » au Niveau 0, avec l’aquarium des nautiles (voir aussi le panneau « Ballasts, flotteurs et parachutes »).

19)�Niveau 2 : panneau « Le club des inventeurs » et aquariums

20)�Niveau 2 : panneaux « Sacrés rameurs » et « Le club des inventeurs » et aquariums

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3 �4 ( ���� � 0 ��Les ouvrages jeunesse sont indiqués en grisé.

� = ��� �� = ��� �� = ��� �� = ��� �Géo – Atlas des mers et des océans - Editions Solar

> Contient toutes les cartes bathymétriques des différents océans, ainsi que des chapitres succins sur les marées, les courants, les climats, l’exploitation des océans…

Le livre de la mer - Editions Larousse

> Tous les sujets en corrélation avec la mer : sports nautiques, exploitation des océans, protection, différents biotopes décrits avec leur faune et leur flore…

La vie dans les mers, Patrick Geistdoerfer - Editions Presses Universitaires de France, Collection Que Sais-je ?

> Caractéristiques des grands écosystèmes marins, et description de la faune et de la flore associées.

La biodiversité, Christian Lévêque - Editions Presses Universitaires de France, Collection Que Sais-je ?

> Définition, préservation et valorisation de la biodiversité. L’ouvrage aborde aussi les enjeux économiques de la biodiversité, ainsi que les conséquences des activités humaines.

La Machine océan, Jean-François Minster - Editions Flammarion

> Présentation du système complexe des océans, ses interactions avec l’atmosphère, les nouvelles méthodes d’étude (satellites et autres), cycle du carbone et absorption du CO2… Par l’actuel Président Directeur Général de l’Ifremer.

Les océans, Jean-François Minster - Editions Flammarion, Collection Dominos

> Ouvrage sur le système complexe des océans (fluctuations du couplage océan-atmosphère, chimie) et les différentes techniques d’étude (mesures, modélisation).

Océanographie, Hervé Regnault, Martine Tabeaud - Editions Armand Colin

> Ouvrage clair et succinct (95p) sur les marées, les courants, le couplage océan-atmosphère et l’exploitation des océans.

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Les océans, Maxence Revault d’Allonnes - Editions Presses Universitaires de France, Collection Que Sais-Je ?

> Climatologie, courants marins et morphologie détaillée des différents océans mondiaux.

Le climat de la Terre, Robert Sardouny - Editions Flammarion, Collection Dominos

> Grands principes de climatologie, rôle des océans, variation des climats, rôle de l’homme et incertitudes.

Les climats de la Terre, Bruno Voituriez - Editions Presses Pocket, Collection Explora

> Mécanismes du climat, climats passés et prévisions, rôle de l’océan, effet de serre… Par le responsable du programme « Océan et climat » de l’Ifremer.

Océan et atmosphère, A. Chapet et al. - Editions Hachette Education, Collection Synapses

> Circulations et chimies de l’atmosphère et de l’océan, couplage, phénomène El Nino et ses conséquences… Ouvrage clair enrichit de quelques applications pédagogiques.

Evaluation de la recherche en océanographie - CNER (Comité National d’Evaluation de la Recherche) - Editions La Documentation Française

> Description des grands organismes de recherche concernés (Ifremer, CNRS…) et des grands programmes, classés par domaine (halieutique, océanographie côtière, exploration des grands fonds…). Description des moyens, notamment de la flotte.

La pollution des mers, Jean-Claude Lacaze - Editions Flammarion, Collection Dominos

> Description des différents types de pollution marine, de leurs origines, et proposition des mesures de sauvegarde des océans.

Les coulisses de l’aquarium, Sheldon L. Gerstenfeld - Editions Flammarion, Collection Castor Doc

> Ouvrage très riche et ludique, mêlant des secrets de vétérinaires et soigneurs d’aquarium sur leurs pensionnaires avec des informations plus générales sur les animaux (invertébrés, mammifères, oiseaux, poissons, …) et végétaux marins.

Mers et océans - Editions Gallimard Jeunesse

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> Présentation « patchwork » très ludique, pour aborder aussi bien les écosystèmes marins que l’art et la littérature inspirés de la mer ou encore le rôle de l’océan dans les climats mondiaux. Dès 10 ans.

� �� �� ���� �� �� ���� �� �� ���� �� �� ���Les requins, John D. Stevens - Editions Bordas > Biologie des requins, description des espèces, mythes et réalités sur les attaques de requin, pêche et utilisations industrielles… Un des meilleurs ouvrages en français sur le sujet.

� � ( ���� �� � ( ���� �� � ( ���� �� � ( ���� �Encyclopédie de la plongée - Editions Vigot

> Histoire de la plongée, matériel actuel, médecine, droit, archéologie sous-marine, biologie marine, techniques de photographie.

Plongée passion, Patrick Mioulane, Jean-Michel Oyhenart - Editions Hachette

> Ouvrage conseillé par la FFESSM (Fédération Française d’Etudes et de Sports Sous-Marins) : physique et médecine de la plongée, gestes et accidents, matériel, techniques de prises de vue.

Plongée, Alain Delmas - Editions Evènement’Ciel

> 450 questions-réponses relatives à la plongée, présentées en fiches reliées. Très ludique, pour tester les connaissances dès 12 ans.

� ���� ���� ���� ���!!!!� � ��� � ��� � ��� � ��Le Redoutable et l’histoire des techniques de sous-marin - Autoédité (disponible à la boutique de La Cité de la Mer)

> Une histoire fictive (lors de sa dernière patrouille, le Redoutable recueille le narrateur après un cyclone) permet à l’auteur de nous présenter l’univers technologique et humain du sous-marin, en enrichissant son récit d’un historique des techniques. Beaucoup de schémas très clairs sur les infrastructures du Redoutable.

Les sous-marins français – les bateaux noirs, Amiral Bernard Louzeau, Jean-Marie Chourgnoz - Editions ETAI

> Ouvrage principalement photographique, présentant les différents navires français et la vie à bord.

Le Triomphant, François Dupont, Pierre Quinchon - Editions du Perron

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> Ouvrage photographique présentant la conception, la construction et le lancement du Triomphant, sous-marin dernière génération. Les photos sont accompagnées de texte détaillant les différentes étapes et certaines anecdotes.

Le jour ne se lève pas pour nous, Robert Merle - Editions Le Livre de Poche

> Récit d’une patrouille à bord d’un SNLE (Sous-Marin Nucléaire Lanceur d’Engins), sur les pas d’un jeune médecin militaire : véritable chronique sur les missions et les hommes.

� ��� ���� � �( ���� ��� ���� � �( ���� ��� ���� � �( ���� ��� ���� � �( ��� Les métiers de la mer, Nadège Delalieu - Editions Jeunes Editions

> Guide très complet sur les métiers liés à la mer, les formations et les contacts utiles.

Guide des formations mer, eau et environnement - Edité par l’Institut Océanographique (Centre de la Mer et des Eaux, 195 rue St Jacques 75005 Paris)

> Guide très complet sur toutes les formations existantes, du CAP au doctorat, traitées par domaine.

� �0 ����� �( = � �� ����� �0 ����� �( = � �� ����� �0 ����� �( = � �� ����� �0 ����� �( = � �� ���� Chimie de l’eau de mer, Gérard Copin-Montégut - Edité par l’Institut Océanographique (Centre de la Mer et des Eaux, 195 rue St Jacques 75005 Paris)

> Principaux constituants, équilibre et associations ioniques, transfert des gaz entre océan et atmosphère, oxydo-réduction, système des carbonates… Ouvrage de référence.

A � �( �������������� ��� �� ( � ��A � �( �������������� ��� �� ( � ��A � �( �������������� ��� �� ( � ��A � �( �������������� ��� �� ( � ��Les fureurs de la Terre, Claude Allègre - Editions Points, Collection Odile Jacob

> Historique des études géologiques et des instruments, mécanismes de la tectonique des plaques et effets associés (séIsmes, points chauds…), et moyens de prévention. Ouvrage très complet.

Les montagnes sous la mer, Adolphe Nicolas - Editions BRGM

> 180 pages très claires sur la géologie des grands fonds océaniques, et notamment les dorsales et le phénomène de « tapis roulant ».

Les archives de la Terre, Christiane Sabouraud - Editions Presses Pocket, Collection Explora

> « Biographie » de la Terre, enregistrement dans les roches de témoignages des différentes étapes et description des techniques d’étude utilisées par les géologues.

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� ��� �� 2 ��� ��� ��� ��� ��� �� 2 ��� ��� ��� ��� ��� �� 2 ��� ��� ��� ��� ��� �� 2 ��� ��� ��� ��Dans la nuit des abysses – au fond des océan, Daniel Reyss - Editions Gallimard Découverte

> Histoire de l’océanographie, des premières cloches à plongeur aux sous-marins scientifiques actuels, en passant par les bathyscaphes. Ouvrage de référence sur les grands fonds, notamment grâce à la description du programme franco-américain FAMOUS sur la dorsale atlantique, et la découverte des oasis abyssales.

20 000 vies sous la mer, Lucien Laubier - Editions Odile Jacob

> Tout sur les grandes étapes de l’exploration des abysses, leur géologie, les oasis de vie… Par un scientifique ayant participé à de nombreuses expéditions, à bord du Cyana et du Nautile.

A moins de 6000m – l’exploration des fosses japonaises - Edition Ifremer/CNRS/University of Tokyo Press

> Le projet Kaiko pas à pas, des engins utilisés aux découvertes sur la géologie des grandes fosses japonaises et leur faune. Bon exemple sur le déroulement d’une campagne océanographique.

Expédition FAMOUS – à 3000m sous l’Atlantique, Xavier Le Pichon, Claude Riffaud - Editions Albin Michel

> Tout sur le programme franco-américain de 1973-1974 d’étude de la dorsale atlantique au Sud-Ouest des Açores, par les scientifiques participant. Véritable reportage sur cette aventure technologique, scientifique et humaine, en même temps qu’un écrit rigoureux sur le phénomène de dorsale.

Au fond des océans - Editions Gallimard, Collection Les Yeux de la Découverte

> Tout sur les fonds marins : géologie, faune et flore, historique des moyens d’étude. Les grands fonds et leur faune sont particulièrement développés dans cet ouvrage ludique.

Au fond des mers, Daniel Reyss, Jean-Yves Blot - Editions Gallimard Jeunesse

> Ouvrage ludique à découvrir dès 10 ans, sur les engins sous-marins (militaires et scientifiques), ainsi que sur l’exploration des épaves et l’exploitation pétrolière.

� ����( � �� �� ����( � �� �� ����( � �� �� ����( � �� �L’aventure nucléaire, Claude Bienvenu - Editions Presses Pocket, Collection Explora

Structure de l’atome, mécanismes de libération d’énergie, utilisations militaires et civiles. Un ouvrage clair et objectif.

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� = �7 � ( ��� ����� � �� �( �? � �� = �7 � ( ��� ����� � �� �( �? � �� = �7 � ( ��� ����� � �� �( �? � �� = �7 � ( ��� ����� � �� �( �? � �Le pétrole, une épopée, Xavier Boy de La Tour - Editions Presses Pocket, Collection Explora

Historique de l’industrie pétrolière, techniques de prospection et d’exploitation, notamment off-shore… Ouvrage enrichit de réflexions géopolitiques, ainsi que sur les risques pétroliers, leur prévention, l’avenir du pétrole et les autres sources d’énergie.

� �������� �������� � ���� ( ��0 ? ��� �� � ������ �������� �������� � ���� ( ��0 ? ��� �� � ������ �������� �������� � ���� ( ��0 ? ��� �� � ������ �������� �������� � ���� ( ��0 ? ��� �� � �����1111http://fr.encyclopedia.yahoo.com: des dossiers très intéressants sur les fossiles, les ammonites, les foraminifères, le paléomagnétisme, la palynologie, la paléogéographie et la stratigraphie (chercher par chacun de ces mots clé)

http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html: le site de « Planète Terre » est un site exceptionnel et très complet de géologie (géodynamique interne et externe de la Terre, matériaux de la planète, histoire de la Terre…). Des explications et des schémas très clairs.

http://membres.lycos.fr/mad8/index.htm: le site « Du Big-Bang à l’homme » traite de l’univers (espace et matière), de géologie (minéraux, roches, tectonique), de phylogénie et physiologie (des bactéries à l’homme) et de classification végétale. Très complet.

http://www.slb.com/seed/fr/watch/makingoi/index.htm: le site SEED de Schlumberger est un site à vocation éducative dont la page intitulée « sciences à la loupe » présente divers dossiers de vulgarisation, dont un très clair sur la genèse et l’exploitation du pétrole off-shore.

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