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Proposition dactivités concernant le paléomagnétisme Il est indispensable denvisager de travailler en collaboration avec le collègue de SPC : des ressources.

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Présentation au sujet: "Proposition dactivités concernant le paléomagnétisme Il est indispensable denvisager de travailler en collaboration avec le collègue de SPC : des ressources."— Transcription de la présentation:

1 Proposition dactivités concernant le paléomagnétisme Il est indispensable denvisager de travailler en collaboration avec le collègue de SPC : des ressources sont disponibles sur le site.

2 Les élèves sauront ainsi déjà : quun aimant modifie les propriétés de lespace. Il règne dans lespace un champ dont laimant constitue la source. Comme les propriétés de lespace sont modifiées en particulier en sens et direction, ce champ sexprime au moyen dun vecteur, cest un champ de vecteurs. que les caractéristiques du vecteur champ magnétique sont : sa direction son sens sa valeur mesurée en tesla (T) que certaines substances sont magnétiques (le fer, le nickel, la magnétite ( Fe 2+ Fe 2 3+ O 4 ) et certaines roches les contenant)

3 Il deviendra alors envisageable de mettre en œuvre des activités en lien direct avec le programme de SVT.

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5 Modélisation de lacquisition dune aimantation thermorémanente par les roches du plancher océanique à laxe dune dorsale.

6 I-Pour commencer, une expérience filmée

7 Dispositif expérimental

8 tige en fer pendue attirée par laimant, la tige est déviée par rapport à la verticale Aimant puissant tiré dun haut- parleur

9 tige en fer pendue Aimant puissant tiré dun haut- parleur

10 On chauffe lextrémité de la tige avec un chalumeau à acétylène Vidéo « point de curie tige en fer »

11 II-Une maquette

12 Le matériel nécessaire

13 2 règles qui servent de guide 1 petit treuil 1 alimentation 30V/10A champ magnétique terrestre 1 électro- aimant, source de champ magnétique (représente le champ magnétique terrestre) fil reliant le treuil à une planche

14 matériau rocheux du plancher océanique qui refroidit après avoir cristallisé Le miel dans lequel baigne un petit aimant représente un matériau rocheux du plancher océanique qui refroidit après avoir cristallisé sur une planche, des cupules en plastique remplies de miel liquide dans lequel baigne un aimant droit (agitateur magnétique recyclé)

15 Le fonctionnement

16 Le treuil est actionné : il tracte la planche. Les bacs à glaçons défilent devant lélectro-aimant ; en passant devant lentrefer, de la bobine, laimant plongé dans le miel soriente selon une direction et un sens correspondant au champ magnétique produit par lélectro-aimant (vidéo « rotation aimant miel »). inversion magnétique A chaque fois quun bac a dépassé lélectro-aimant, on inverse le sens du courant dans la bobine : le champ magnétique sortant de lentrefer sinverse (inversion magnétique). Le sens dans lequel sorientent les petits aimants baignant dans le miel alterne donc.

17 Le résultat final Vidéo « résultats aimantations inverses »

18 Travail de critique du modèle avec les élèves. Quelques pistes : la température au-delà de laquelle une roche du plancher océanique perd son aimantation et en deçà de laquelle elle peut acquérir une aimantation, appelée température de Curie est très inférieure à sa température de solidification. Cest donc une roche déjà solide qui acquiert ainsi une aimantation de même direction et de même sens que le champ magnétique terrestre du moment.

19 Travail de critique du modèle avec les élèves. le champ magnétique est créé par des charges en mouvement. Dans la matière, les électrons tournent autour des noyaux des atomes et des ions mais aussi sur eux-mêmes. Chacune des diverses contributions des charges en mouvement crée en tout point de lespace un champ magnétique élémentaire ; ces champs élémentaires sannulent globalement et le champ total est en général nul. Toutefois dans la matière aimantée, laimantation préalable a synchronisé les mouvements de charges électriques ; en un point de lespace, les champs élémentaires sajoutent vectoriellement ; le champ total nest pas nul.

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21 Modèle analogique de lenregistrement des anomalies magnétiques au dessus dun fond océanique, selon un trajet perpendiculaire à laxe dune dorsale.

22 I-Le matériel nécessaire...

23 Planche surmontant des aimants La règle qui surmonte la planche est alignée sur la direction du champ magnétique terrestre. Les aimants sont placés perpendiculairement à la direction du champ magnétique terrestre.

24 Les aimants juxtaposés génèrent des champs magnétiques de sens inverse.

25 Les aimants juxtaposés créent des champs magnétiques de sens inverse.

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27 II-Les mesures...

28 La sonde à effet Hall est dabord placée suffisamment loin des aimants pour permettre denregistrer la valeur de la composante horizontale du champ magnétique terrestre.

29 La composante horizontale du champ magnétique terrestre vaut ici -2,4 unités arbitraires : cette valeur correspond au champ magnétique créé par la Terre.

30 La sonde à effet Hall est ensuite déplacée cm par cm sur la planche, le long de la règle graduée, suivant un trajet perpendiculaire aux aimants placés sous la planche. À chaque position, la valeur de la composante horizontale du champ affichée sur le teslamètre est notée.

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32 III-La représentation graphique des résultats...

33 Valeur de la composante horizontale du champ terrestre (B h ) mesurée en plaçant la sonde de Hall loin des aimants Valeur de la composante horizontale du champ mesuré le long de la règle (en passant au dessus des aimants, cm par cm) Positions (abscisses) où se trouvent les aimants À partir des résultats collectés, on peut construire le graphe suivant : En ordonnée, la valeur du champ mesuré en UA et en abscisse, la position le long de la règle graduée, dun bord à lautre de la planche. -2,4

34 IV-Linterprétation des résultats...

35 La valeur mesurée le long de la règle graduée est pour chaque position la somme algébrique des composantes horizontales du champ terrestre et du champ créé par la source magnétique (aimant) située juste en dessous de la sonde : lorsque le champ créé par laimant est de même sens que le champ terrestre, la résultante est supérieure en intensité au champ terrestre (= ANOMALIE MAGNETIQUE POSTIVE)

36 ANOMALIES POSITIVES

37 La valeur mesurée le long de la règle graduée est pour chaque position la somme algébrique des composantes horizontales du champ terrestre et du champ créé par la source magnétique (aimant) située juste en dessous de la sonde : lorsque le champ créé par laimant est de même sens que le champ terrestre, la résultante est supérieure en intensité au champ terrestre (= ANOMALIE MAGNETIQUE POSTIVE) lorsque le champ créé par laimant est de sens opposé par rapport au champ terrestre, la résultante est inférieure en intensité au champ terrestre (= ANOMALIE MAGNÉTIQUE NÉGATIVE)

38 ANOMALIES POSITIVES ANOMALIES NEGATIVES

39 V-Variantes envisageables

40 On peut modifier le dispositif en simulant un enregistrement réalisé perpendiculairement à laxe dune dorsale avec : une anomalie centrale positive une symétrie de part et dautre de la dorsale un espacement irrégulier des aimants avant de comparer le graphique obtenu avec un vrai profil magnétique.

41 VI-Comparaison avec un vrai profil magnétique et mise en relation avec la « peau de zèbre »…


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