SEISMES TSUNAMIS Vivre avec le risque

Dossier pédagogique

SEISMES TSUNAMIS Vivre avec le risque

Cette exposition accompagne la diffusion du Plan séisme mis en place par le MEDAD (Ministère de l’Ecologie, du Développement et de l’Aménagement Durable), aujourd’hui MEEDDAT (Ministère de l’Ecologie et de l’Energie, du Développement Durable et de l’Aménagement du Territoire). Elle vise à informer sur la vulnérabilité individuelle et collective et à sensibiliser aux bonnes pratiques. Afin de vous aider dans la préparation d’une visite de cette exposition, nous vous proposons ce dossier qui s’adresse aux enseignants de cycle 3, de collège et de lycée.

Vous y trouverez :

- Un descriptif de l’exposition - Les liens avec les programmes - Quelques ressources - La place de la visite dans un projet pédagogique - Les documents pédagogiques à utiliser lors de la visite - Les réponses aux questions des fiches - Un projet d’exposition après la visite

L’indication « Haut du document » vous permet de revenir à cette liste.

Descriptif de l’exposition Deux aspects sont développés :

� D’une part, l’exposition privilégie une présentation ouverte sur le monde pour - sensibiliser les visiteurs aux risques que représentent les séismes et les tsunamis pour

les installations humaines, - savoir comment réagir lorsqu’on est confronté à un séisme ou à un tsunami, - comprendre que l’éducation des populations, l’aménagement des villes, des

habitations, des écoles constituent de véritables enjeux pour la réduction des risques de catastrophe.

A travers des témoignages de sauveteurs, d’adultes ou d’enfants ayant survécu à un séisme ou à un tsunami, le visiteur prend conscience du risque, de l’incertitude qu’il comporte, des effets de l’oubli… Comment les populations se préparent-elles du Japon au Chili, de la Polynésie à la Turquie ? Sauriez-vous aménager votre maison en zone sismique, préparer un sac de survie ? Un quizz permet de tester vos réflexes et vos connaissances.

� D’autre part, l’exposition présente des dispositifs interactifs qui permettent de mieux comprendre les phénomènes fondamentaux :

Localisation des séismes et des volcans dans le monde

Globe en relief comportant une carte de localisation des limites de plaques tectoniques, où se situent les volcans et les séismes.

Vibrations sismiques Un ressort de 3 à 5 mètres de long, des spires de 30 cm de diamètre pour reproduire deux des quatre types d’ondes sismiques : les ondes P, de compression et les ondes S de cisaillement, plus destructrices

Ne pas confondre magnitude et intensité Un plateau vibrant d’amplitude variable sur lequel poser sa main permet de choisir la magnitude d’un séisme et de percevoir comment l’intensité des secousses décroit au fur et à mesure que l’on s’éloigne de la zone d’origine du séisme.

La résonance des bâtiments et des sols Une table vibrante avec deux bâtiments de hauteurs différentes et des masses pour constater l’influence de la hauteur et de la masse sur la valeur de la fréquence à laquelle les constructions entrent en résonance avec le sol.

Comment bougent les failles ? 3 blocs faillés pour présenter les 3 grandes typologies de jeux de faille.

Sur quoi bâtir ? Une table vibrante avec deux maisons identiques sur un sol mou et un sol dur pour présenter l’influence de la nature du sol.

Construire pour résister aux séismes Une table à secouer et des piliers, des plateaux, des murs pour faire découvrir au visiteur, guidé par quelques indications, les règles de la construction parasismique.

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Les liens avec les programmes Ecole élémentaire, cycle 3 L’éducation aux risques majeurs peut être abordée dans de nombreux thèmes. Des activités sont notamment réalisables en : Français Maîtrise du langage et de la langue française Education civique S’ouvrir au monde Sciences expérimentales et technologie

Le ciel et la Terre : manifestations de l’activité de la Terre (volcans, séismes) Monde construit par l’Homme

Education artistique Les différentes catégories d’images et leurs procédés de fabrication La perception de l’environnement et sa représentation

Collège De nombreuses activités sont réalisables à tous les niveaux, en français, en arts plastiques, en technologie et dans le cadre des thèmes de convergence (Energie, Sécurité) Cette exposition s’appuie également sur les programmes suivants :

Classe de 6ème Sciences de la vie et de la Terre

Répartition non aléatoire des hommes et lien avec les risques

Géographie Cartes et paysages du monde Education civique Responsabilité vis-à-vis de l’environnement et du patrimoine

Classe de 5ème Education civique La sécurité face aux risques majeurs

Classe de 4ème Sciences de la vie et de la Terre

L’activité interne du globe L’activité de la planète engendre des risques pour l’Homme

Lycée De nombreuses activités sont réalisables à tous les niveaux, en français, en arts plastiques et dans le cadre de l’ECJS Cette exposition s’appuie également sur les programmes suivants :

Classe de 2nde Géographie Les sociétés face aux risques

Classe de 1ère TPE L’Homme et la nature

Classe de 1ère S Sciences de la vie et de la Terre

Structure, composition et dynamique de la Terre Différence entre « risques majeurs » et « risques ordinaires »

Classe de TS (enseignement obligatoire) Sciences de la vie et de la Terre

La convergence lithosphérique et ses effets

Sciences physiques Les ondes mécaniques Phénomène de résonance

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Quelques ressources Revue

► La revue du Palais de la découverte (n°351 – octobre 2007) propose un dossier thématique complet autour de l’exposition. Pour télécharger un bon de commande : http://www.palais-decouverte.fr/index.php?id=309

Sites ► De nombreux articles d’accompagnement scientifiques mis à disposition des professeurs sur le site ENS/DESCO : http://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/themesconv ► « Vivre avec les forces de la nature » et « Prévenir des catastrophes naturelles », dossiers extraits de l’exposition pédagogique destinée à toutes les écoles de France : « Le développement durable, pourquoi ? » http://www.ledeveloppementdurable.fr/developpementdurable/ ►Un site canadien qui permet aux plus jeunes d’en savoir plus sur les catastrophes naturelles : http://www.msp.gouv.qc.ca/jeunesse/catastrophe/catastrophe.html ►Un site très riche, proposant des manipulations faciles à mettre en œuvre http://www.prim.net/education/table_sismique.html ►Tous les liens du site « sismo des écoles » http://www.ac-nice.fr/svt/aster/ ►ReNaSS, réseau national de surveillance sismique, banque de données sismologiques http://renass.u-strasbg.fr/ ►Ce site présente des reportages et documentaires réalisés deux ans après le tsunami qui toucha l’Indonésie le 26 décembre 2004 http://www.terre.tv/ ►Un site qui propose la modélisation d’un séisme http://svt.ac-dijon.fr/pedago/classe/college/simul_sismo/machine.htm

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La place de la visite dans un projet pédagogique

Le contenu de cette exposition doit permettre aux élèves d’apprendre autrement. En amont de la visite A l’école et au collège, une situation déclenchante (actualité, photographie, article …) permet d’amener un questionnement, par exemple :

Séismes, où dans le monde ? Pourquoi la Terre tremble-t-elle ?

Comment bâtir dans une zone à risques ? Saurais-tu te préparer et réagir ?

Les élèves sont amenés par petits groupes à répondre à ces questions, faisant émerger leurs représentations préalables. Dans un deuxième temps, l’enseignant demande d’affiner les réponses grâce à des recherches (les documents proposés dans la rubrique « ressources » peuvent être proposés). La visite de l’exposition fait partie intégrante de l’investigation, les élèves viennent trouver des réponses au questionnement. En aval de la visite Les élèves reviennent avec des réponses. Il faut accepter qu’elles soient erronées. C’est la mise en commun des réponses qui permettra à l’enseignant de structurer l’ensemble.

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Les documents pédagogiques Un ensemble de fiches à destination des élèves est proposé pour le jour de la visite. Un niveau scolaire indicatif est donné dans le tableau récapitulatif ci-dessous. Les fiches peuvent bien sûr être modifiées pour une meilleure adaptation (allégées, elles peuvent s’adapter à tout niveau)

Nom de la fiche Niveau scolaire indicatif Où se trouvent les zones à risques ? Collège et lycée Comment se transporte l’énergie ? Collège et lycée Magnitude ou intensité, quelle échelle ? Fin collège et lycée Comment les tours oscillent-elles ? Fin collège et lycée Comment se produit un séisme ? Lycée Comment bougent les failles ? Tout niveau Quels sont les effets des séismes ? Tout niveau Bâtir sur quel sol ? Tout niveau Quel type d’immeubles bâtir ? Tout niveau Saurais-tu te préparer et réagir ? Tout niveau Les pages suivantes présentent ces fiches.

Où se trouvent les zones à risques ? Dirige-toi vers le globe terrestre tactile, lis les indications et observe…

� Que représentent les lignes en creux sur le globe ? Coche la ou les bonne(s)

réponse(s) :

� Les zones de localisation des séismes ?

� Les contours des continents ? � Les limites des plaques tectoniques ?

� Quel appareil utilise-t-on pour mesurer le

déplacement des plaques ? Indique son nom :

� Repère la plaque où se trouve Paris et celle où se trouve New-York. Barre dans la phrase ci-dessous le verbe qui ne convient pas : Paris et New-York se rapprochent s’éloignent

� Indique par un trait, sur la carte ci-contre, l’endroit où

se trouve la cordillère des Andes. En regardant le globe, peux-tu expliquer en quelques mots pourquoi il y a beaucoup de séismes dans cette région : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Comment se transporte l’énergie ? Dans un séisme, l’énergie arrive jusqu’à la surface de la Terre grâce aux ondes sismiques. Quelles sont leurs propriétés ? Dirige-toi vers le grand ressort et manipule-le. Coche les bonnes réponses

� En une seconde, les ondes se déplacent dans les roches de :

� Quelques millimètres

� Quelques mètres

� Quelques kilomètres

� A la surface de la Terre, les ondes :

� S’appellent ondes P ou S

� Se déplacent moins vite que dans les roches

� Deviennent moins destructrices

� A la surface de la Terre, les ondes font le tour du globe en :

� Quelques jours

� Quelques heures

� Quelques minutes

� L’énergie libérée au foyer sismique :

� Diminue avec la distance

� Augmente avec la distance

� N’est pas modifiée avec la distance

Magnitude ou intensité, quelle échelle ? Dirige-toi vers le dispositif « magnitude et intensité ». Manipule, observe bien les échelles… Tu pourras alors faire ces mots croisés !

1 8

5

6 7 2

3

4

Horizontalement

1. Son échelle évalue la magnitude des séismes 2. En 1960, ce pays fut frappé par un tremblement de terre d’énergie

équivalente à une bombe H 3. Elle mesure l’énergie libérée par un séisme à l’épicentre 4. Nombre par lequel l’énergie est multipliée lorsque tu appuies sur les

boutons M4 puis M5

Verticalement 5. A cette valeur d’intensité, il devient difficile de se tenir debout 6. Quand elle augmente entre un lieu et l’épicentre, l’intensité du séisme

diminue (c’est l’expérience que tu fais en déplaçant le curseur) 7. Elle décrit les effets d’un séisme à un endroit donné 8. Lieu de la surface terrestre où l’intensité d’un séisme est la plus grande

Comment les tours oscillent-elles ? Dirige-toi vers la table vibrante sur laquelle sont fixées deux tours de hauteurs différentes. Appuie sur un bouton pour faire vibrer la table. Tu peux la faire vibrer de plus en plus vite en augmentant la fréquence (elle est indiquée sur les boutons).

� Pour quelle fréquence f1 l’amplitude des oscillations de la grande tour est-

elle maximale ? Note le résultat : Pour quelle fréquence f2 l’amplitude des oscillations de la petite tour est-elle maximale ? Note le résultat :

� Ajoute une masse au sommet de la petite tour. Fais vibrer la

table à la fréquence f2. Que remarques-tu ? Coche la bonne réponse :

� L’amplitude des oscillations augmente � L’amplitude des oscillations ne change pas � L’amplitude des oscillations diminue

� La fréquence pour laquelle une tour oscille avec une amplitude maximale

dépend de 2 grandeurs qui caractérisent cette tour. En t’aidant des résultats précédents, peux-tu donner le nom de ces 2 grandeurs :

f1 =

f2 =

Comment se produit un séisme ? Dirige-toi vers l’expérience représentée ci-contre. Elle permet de modéliser ce qu’il se passe lors d’un séisme. Manipule, observe… Les bulles qui suivent permettent de décrire les deux phénomènes successivement observés

- dans l’expérience réalisée, - dans l’évolution de l’énergie, - dans la réalité.

Indique dans le tableau ci-dessous les numéros correspondant à ces bulles :

1èr phénomène 2ème phénomène

Expérience réalisée

Evolution de l’énergie

Réalité

1. Il y a accumulation

d’énergie

6. Le ressort se

déforme

5. La roche subit une déformation

élastique très lente

4. L‘énergie est

libérée brusquement

3. Le ressort

reprend brusquement sa forme initiale

2. Il y a rupture

sismique

Comment bougent les failles ? Dirige-toi vers les trois maquettes des routes.

� Représente sur les schémas ci-dessous les flèches indiquant les trois types

de mouvements qui peuvent se produire au niveau des failles et indique dans l’encadré le nom de ce mouvement :

� Observe les photos de séismes ayant eu lieu dans les villes de Spitak, d’Izmit

et de Niigata. Relie par un trait chacune de ces villes à son pays, à la date de l’événement et au type de mouvement qui a eu lieu (utilise les maquettes des routes pour t’aider) :

1 : 2 : 3 :

Spitak

Izmit

Niiagata

Turquie 2004 compression

extension 1988 Japon

coulissante 1990 Arménie

Quels sont les effets des séismes ? Dirige-toi vers l’écran d’ordinateur expliquant les effets des séismes. Lis bien les explications.

� Ces deux maisons sont à le même distance de l’épicentre. Entoure celle pour

laquelle l’intensité du séisme sera la plus grande.

� Indique sur la carte représentée ci-contre l’épicentre du séisme d’intensité IX qui eût lieu au Mexique en 1985. Quelle fut l’intensité du séisme :

- à une vingtaine de km de Mexico :

- à Mexico : Comment expliquer cette différence : …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

� Lorsque l’intensité d’un séisme est évaluée à 3 au Japon, à combien est-elle

évaluée aux USA :

Bâtir sur quel sol ? Peut-on construire sa maison sur n’importe quel type de sol dans une zone de séismes ?

� Deux maisons A et B sont absolument identiques. La maison A a été

construite sur un sol meuble, la maison B sur un sol dur. A ton avis, en cas de séisme, laquelle subira le moins de dégâts ? Entoure ta réponse :

� Dirige-toi maintenant vers le dispositif représenté

sur la photographie ci-contre et manipule. Tes prévisions étaient-elles justes ?

Complète la phrase suivante :

Lors d’un séisme, les dégâts peuvent être diminués si les maisons sont construites sur des sols ……………………….

A B

Quel type d’immeubles bâtir ? Peut-on construire n’importe quel bâtiment dans une zone de séismes ?

� Dirige-toi vers le jeu de construction et fabrique un immeuble de 2 étages

selon le modèle suivant. Teste sa solidité en simulant des secousses sismiques dans les deux directions grâce aux poignées.

� Un immeuble identique au précédent a été construit par un autre promoteur,

qui a décidé de garder le rez-de-chaussée sans murs pour fabriquer un abri pour les voitures :

Fabrique ce nouvel immeuble et teste-le en simulant des secousses identiques à celles de l’expérience précédente. Quelle est la construction la plus résistante ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Saurais-tu te préparer et réagir (1) ?

Dirige-toi vers l’exposition « Vivre avec le risque ». Ecoute les témoignages des enfants vivant dans les zones à risques, apprends à aménager ta maison, à préparer un sac de survie… Au fur et à mesure de te visite, coche les réponses qui te semblent justes dans les questions qui suivent. Lorsque tu auras terminé, dirige-toi vers l’un des deux ordinateurs « Testez-vous » : un jeu te permettra de vérifier et de compléter tes réponses.

� Quels signes peuvent annoncer un tsunami ?

� Les oiseaux se mettent à piailler

� Le retrait de la mer

� Un tremblement de terre

� Rien

� Tu habites dans une zone de risque sismique élevé. Nomme deux choses qui

te semblent importantes pour aménager ta maison : 1ère chose : …………………………………………………………………………………….. 2ème chose : …………………………………………………………………………………….

� Le sol de ton salon se met à trembler

� Tu sors en courant de la maison

� Tu éteins le gaz

� Tu vas te coucher sous les couvertures

Saurais-tu te préparer et réagir (2) ?

� Tu prépares un sac de survie. Fais la liste de ce que tu vas

emporter : ………………………………………………………………….. …………………………………………………………………..

………………………………………………………………….. ………………………………………………………………….. …………………………………………………………………..

………………………………………………………………….. …………………………………………………………………..

………………………………………………………………….. …………………………………………………………………..

� Entoure l’immeuble qui résisterait le mieux à un séisme :

Tu peux maintenant aller vérifier et compléter tes réponses avec les ordinateurs

« Testez-vous »

Les réponses aux questions des fiches Où se trouvent les zones à risques ?

� Les lignes en creux sur le globe représentent les zones de localisation des séismes et les limites des plaques tectoniques.

� Pour mesurer le déplacement des plaques, on utilise un satellite.

� Paris et New-York s’éloignent

� La cordillère des Andes se trouve à la limite d’une plaque tectonique. Elle est le résultat du rapprochement de deux plaques tectoniques.

Comment se transporte l’énergie ?

� En une seconde, les ondes se déplacent dans les roches de quelques kilomètres

� A la surface de la Terre, les ondes se déplacent moins vite que dans les roches

� A la surface de la Terre, les ondes font le tour du globe en quelques heures (pour cette question, les élèves doivent connaître l’ordre de grandeur du rayon de la terre et faire de tête un petit calcul)

� L’énergie libérée au foyer sismique diminue avec la distance

Magnitude ou intensité, quelle échelle ?

R I C H T E R

H P

U D I I

C H I L I N C

T S T E

T E N

M A G N I T U D E

N S R

C I E

T R E N T E

E

Comment les tours oscillent-elles ?

� f1 = 6,5 Hz et f2 = 11 Hz.

� Avec la masse posée au sommet de la petite tour, l’amplitude des oscillations diminue.

� Les 2 grandeurs sont la hauteur et la masse

Comment se produit un séisme ? 1ère étape 2ème étape Expérience réalisée 6 3 Evolution de l’énergie 1 4 Réalité 5 2

Comment bougent les failles ?

�

�

Quels sont les effets des séismes ?

�

Faille d’extension

Faille de compression

Faille coulissante

Spitak

Izmit

Niiagata

Turquie 2004 compression

extension 1988 Japon

coulissante 1990 Arménie

� Aux alentours de Mexico, l’intensité du séisme variait entre V à VI, alors qu’à Mexico elle était de IX. Cette différence s’explique par un effet de site : une grande partie de Mexico est bâti sur un ancien lac asséché, dons sur des sols mous.

� Lorsqu’un séisme est évalué à 3 au Japon, il est évalué à V aux USA.

Bâtir sur quel sol ?

� A priori, les réponses des élèves seront à 50/50…

� L’expérience permet de conclure : Lors d’un séisme, les dégâts peuvent être diminués si les maisons

sont construites sur des sols durs

Quel type d’immeubles bâtir ?

� et � La construction la plus résistante est celle de la question �. Saurais-tu te préparer et réagir ?

Les réponses de la dernière question et des indications supplémentaires peuvent être trouvées dans le quizz « Saurais-je me préparer et réagir » que l’on peut utiliser dans l’exposition.

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épicentre

Un projet d’exposition après la visite La visite doit permettre aux élèves de trouver des éléments pour réaliser une exposition. L’enseignant pourra donner comme consigne à ses élèves de rechercher des idées dans l’exposition. Les pistes sont nombreuses. Parmi elles :

- Réalisation d’expériences qui pourront être présentées par les élèves (de nombreuses expériences faciles à mettre en œuvre sont proposées dans les sites de la rubrique « ressources », quelques expériences de l’exposition sont aisément reproductibles).

- Réalisation de maquettes d’instruments servant à la surveillance des zones à risques - Un jeu peut-être réalisé autour de « que dois-je mettre dans une valise de survie »,

avec un choix à faire parmi de vrais objets. - Des affiches mettant en œuvre un questionnement peuvent être réalisées…

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