Comment déterminer la profondeur d’une épave ?

30 min.

Physique-chimie

Troisième

La Lune est un bateau de la flotte de Louis XIV qui a coulé au large de Toulon en 1664. Cette séance s’appuie sur la mission d’exploration sous-marine menée par l’Institut français de Recherches pour l’exploitation de la mer (Ifremer) et le Département des recherches archéologiques subaquatiques et sous-marines en 2012, qui a abouti à la reconstitution de son épave en 3D. Elle met les élèves dans la situation des scientifiques qui ont découvert l’épave la première fois. Les élèves ont pour mission de déterminer la profondeur de l’épave à partir d’un oscillogramme d’enregistrement du signal sonore du sonar et la relation vitesse, distance et temps. Ils découvrent également l’histoire de La Lune, jusqu’à son naufrage et à sa redécouverte.

Auteur : Isabelle Chèné, Collège Romain Blache, Saint-Cyr-sur-Mer, Philippe Mancini, Collège Louis Clément, Saint-Mandrier, François Bonny, Collège L’Herminier, La-Seyne-sur-Mer 
Mots-clés :
sonar (instrument) / oscilloscope / transmission de signal / archéologie subaquatique / missionocean3d

Simulation

20 min
En groupe – S’exercer

Activité de l’élève

Le principe de fonctionnement du sonar bathymétrique est illustré par une animation en 3D que les élèves sont invités à visionner. Ils doivent dans un deuxième temps déterminer la profondeur de l’épave, en utilisant les informations données dans la vidéo.

Consigne

Dans l’animation « Quand Ariane plonge sur La Lune », cliquez sur l’écran « Calcul de la profondeur ». Regardez la simulation et déterminez la profondeur de l’épave. Pour cela, vous déterminerez la durée mise par le signal pour faire un aller-retour à l’aide de l’oscillogramme, et vous utiliserez la relation de la vitesse pour calculer la profondeur.

Quand Ariane plonge sur La Lune

Une animation 3D qui vous met aux manettes d’un navire d’exploration océanographique pour découvrir et comprendre le fonctionnement du sonar…

RESSOURCES COMPLÉMENTAIRES

Quand Ariane plonge sur La Lune

Télécharger le fichier

Rôle de l’enseignant

Apporter l’aide nécessaire à la lecture de l’oscillogramme et à la réalisation du calcul.
À la fin de ce moment, mise en commun des calculs des élèves et correction.

Conseil à l’enseignant

La réponse attendue est : 90 m (ou 0,09 km).
Aider les élèves qui vont bloquer sur la mesure du temps (il faut diviser par deux la valeur obtenue grâce à l’oscilloscope).

Découverte

10 min
En classe entière – Apprendre

Activité de l’élève

Après avoir repéré l’anomalie grâce au sonar bathymétrique et déterminé sa profondeur, il est temps pour les élèves de découvrir de quelle épave ils ont fait la découverte : celle de La Lune. Ils prennent alors connaissance du contexte historique du naufrage de ce navire et de la découverte de son épave.

Consigne

Visionnez la vidéo « En plongée vers La Lune » et prenez des notes.

TÉLÉCHARGEZ LA VIDÉO

Quand Ariane plonge sur La Lune

Rôle de l’enseignant

Mettre à disposition la vidéo et s’assurer de sa compréhension.

Conseil à l’enseignant

Télécharger la vidéo en amont et la mettre à disposition des élèves.
S’ils la visionnent individuellement, ils peuvent utiliser leurs propres écouteurs.

Conclusion

La valeur de la vitesse du signal sonore est de 340 m/s dans l’air et de 1480 m/s dans l’eau. Un signal sonore peut être caractérisé par une fréquence qui se mesure en Hz. Échelle de fréquences : infrason (0 à 20hz), son audible (20 à 20000Hz), ultrason (au-delà de 20000 Hz).

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