Problème: Quelle est la vitesse de propagation des ondes sismiques dans une roche? Comment peut on la mesurer?
Cette petite activité montre deux techniques pour tenter d'enregistrer des ondes simiques sur un banc rocheux. Le but est de mesurer une vitesse de propagation.
Principe général: On dispose de capteurs sismiques type buzzeurs placés directement sur la roche. Par une technique d'enregistrement appropriée, on récupère les sismogrammes qui nous permettront de calculer des vitesses de propagation.
Astuces: Laisser les buzzeurs dans le cache plastique d'origine et fixer avec du mastic le buzzeur sur la roche de façon à le maintenir.
Technique 1: Utiliser les capteurs millivoltmètres et l'interface portable Orphy:(voir détail du montage ici)
L'avantage de cette approche est son extrème facilité de mise en oeuvre. Les capteurs millivoltmètres sont reliés à des buzzeurs (voir activité correspondante) et l'enregistrement est automatique. De retour au laboratoire, on visualise les enregistrements.
Pour l'instant, cette démarche reste infructuseue en raison de l'échantillonage logiciel.
Technique 2: Utiliser les buzzeurs directements connectés à la carte son de l'ordinateur: (pour plus de détails, voir ici).
Cette approche donne des résultats tout à fait intéréssants: plusieurs séries de mesures ont été éffectuées.
Protocole: Deux buzzeurs sont collés sur le massif rocheux. L'impact a lieu entre les 2 capteurs. Les distances d1 et d2 sont connues. La différence de temps d'arrivée des ondes sous le capteur 1 et 2 est mesurée sur l'enregistrement.
Schéma du montage:
Voici un tableau récapitulatif des résultats:
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Enregistrement
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d2-d1 (mètres)
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deltat t mesuré
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vitesse |
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1
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1,5 m
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780 millionième de seconde
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1923 m/s
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2
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1,5
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798
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1879 m/s
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3
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1,5
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750
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2000m/s
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4
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0,8 m
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356 millionième de sconde
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2247 m/s
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5
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0,8
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424
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1886 m/s
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6
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0,8
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406
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1970 m/s
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Moyenne
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1984 m/s
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Les mesures de delta t s'exprimant en millionième de seconde, on comprend l'intérêt du logicile audacity pour ces mesures; il échantillonne effectivement dans cette gamme d'intervalle de temps.
L'homogénéité des résultats dans une même série et entre les séries permet de confirmer leur pertinence; enfin, il n'est pas étonnant que les mesures ne correspondent pas aux valeurs mesurées pour les ondes s (le choc appliqué dans cette manipulation génère en effet de telles ondes) puisque ces valeurs sont prise sur un échantillon de roche (un calcaire) et ne correspond pas à une moyenne des vitesses dans la croûte terrestre.
