Chute d'une météorite
Explore comment l'énergie se propage sous forme d'ondes sismiques lors de l'impact d'une météorite en simulant des chutes de billes.
Nivel :
Collège
Autor:
FizziQ
Objectif pédagogique :
Cette activité permet aux élèves de comprendre la propagation des ondes sismiques et le transfert d'énergie lors d'un impact. Elle fait le lien entre un phénomène astronomique et sa mesure physique.
Concepts abordés :
Ondes sismiques; Transfert d'énergie; Énergie potentielle et cinétique; Propagation des ondes mécaniques; Impacts et cratérisation
Description de l'activité :
L'élève simule l'impact d'une météorite en laissant tomber des billes de différentes masses et de différentes hauteurs sur diverses surfaces. En utilisant l'accéléromètre de FizziQ pour mesurer les vibrations générées par ces impacts l'élève analyse comment l'énergie de l'impact se propage sous forme d'ondes et comment les différents paramètres influencent l'intensité des ondes sismiques.
Matériel requis :
Smartphone avec l'application FizziQ; Billes de différentes masses et tailles; Surfaces de différentes compositions (bois métal sable etc.); Règle ou mètre ruban pour mesurer la hauteur de chute; Saladier rempli de sable
Eclairage scientifique
L'accéléromètre d'un smartphone peut détecter des vibrations de très faible amplitude (jusqu'à 0,01 m/s²) à une fréquence d'échantillonnage élevée (>100 Hz), ce qui le rend idéal pour cette expérience. Lorsqu'une bille tombe, son énergie potentielle (Ep = mgh) est convertie en énergie cinétique (Ec = ½mv²) juste avant l'impact. Lors de la collision, cette énergie est partiellement transférée à la surface sous forme d'ondes mécaniques qui se propagent à travers le milieu. Ces ondes sont analogues aux ondes sismiques produites lors de l'impact d'une météorite, mais à une échelle bien plus réduite. L'amplitude des vibrations mesurées dépend de plusieurs facteurs: la masse de la bille (m), la hauteur de chute (h), et les propriétés du matériau (rigidité, élasticité, densité). La formation de cratères dans le sable suit également des lois physiques établies par des études d'impacts météoritiques: le diamètre du cratère est proportionnel à la racine cubique de l'énergie d'impact (D ∝ E^(1/3)). Cette expérience illustre également pourquoi les séismomètres sont utilisés pour détecter les impacts de météorites sur d'autres corps célestes, comme Mars où le rover Perseverance est équipé d'instruments similaires.