Activité 5 - Pavot

Fiche sujet – candidat (1/2)
Mise en situation et recherche à mener
Dans le cadre de la tectonique globale, on considère que la lithosphère est constituée de plaques mobiles. Le mouvement de ces plaques peut être
appréhendé par des mesures de positionnement GPS (Global Positioning System). Les mesures sont réalisées par un réseau de satellites ; elles permettent
de donner la position en longitude et en latitude ainsi que le déplacement dans le temps d'un ensemble de stations au sol dont quelques-unes sont figurées
sur la carte.
Comment montrer que les déplacements mesurés par cette technique confirment les mouvements envisagés grâce aux données du
paléomagnétisme ?
Ressources
Document 1 : Fonctionnement du GPS
Document 2 : Principe du GPS
Une flotte de 24 satellites envoie en continu des
signaux de position et gravite à 20 000 km d'altitude (on
parle de satellites géostationnaires) de sorte qu'en
moyenne au moins 4 satellites sont « visibles » en
permanence en tout point du globe. Les satellites sont
en communication avec deux types de segments :
1 – Le contrôle : cinq stations calculent en
permanence les corrections à apporter aux messages
des satellites.
2 – L'utilisateur : chaque récepteur GPS reçoit les
messages de 4 satellites et mesure le temps d'arrivée
des signaux qui est proportionnel à la distance. Trois
satellites permettent de déterminer la latitude et la
longitude, le quatrième permet de mesurer l'altitude.
Les GPS scientifiques ont une précision de l'ordre du
mm.
Document 3 : Déplacements annuels des plaques tectoniques (voir fiche technique)
Matériel disponible :
• Ordinateur comportant le logiciel
LibreOffice et les fichiers de
données
numériques
des
différentes stations GPS localisées
sur la fiche document élève
(carte).
• Fiche document élève (carte) à
rendre à l'issue de l'épreuve.
• Fiche
technique
d'utilisation
LibreOffice.
• Fiche technique « Données GPS »
(document 3).
• Fichiers de données GPS sous
LibreOffice (de diverses stations
GPS réparties à la surface du
globe).
Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée maximale : 10 minutes)
Proposer une démarche d’investigation qui permette montrer les déplacements par la technique GPS confirment bien les mouvements
envisagés grâce aux données du paléomagnétisme.
Appeler l’examinateur pour vérifier votre proposition et obtenir la suite du sujet.
Votre proposition doit s’appuyer sur un document écrit (utiliser le feuille simple avec les noms du binômes et rendre à la fin).
Fiche sujet et protocole – candidat (2/2)
Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables
Mettre en œuvre le protocole (ci-dessous) fourni pour démontrer que les déplacements mesurés par la technique GPS confirme bien les
mouvements envisagés.
Appeler l’examinateur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide.
Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer
Présenter vos résultats, sous la forme de votre choix et compléter la carte.
Répondre sur la feuille simple et sur la carte à rendre à la fin, appeler l’examinateur pour vérification de votre production.
Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème
Exploiter les résultats, en justifiant le choix de la 2ème station, pour montrer que ces résultats (vitesse brute mesurée ou calculée) confirment
les mouvements envisagés dans le cadre de la tectonique globale par les données de paléomagnétisme.
Répondre sur la fiche-réponse candidat.
Protocole d’utilisation du matériel
➢ Choisir sur la carte deux stations dont la station localisée à Hawaï (fiche document élève – carte) destinées à montrer le
mouvement des plaques lithosphériques.
➢ Ouvrir les deux fichiers correspondants aux choix précédents dans le dossier de la banque de données.
➢ Tracer le vecteur vitesse de déplacement pour chacune des deux stations en respectant la démarche suivante :
◦ réaliser, à l'aide du logiciel, pour chaque station, le graphe représentant le déplacement (en cm) en fonction du temps
(en années), aussi bien en latitude (Nord ou Sud) qu'en longitude (Est ou Ouest) ;
◦ faire apparaître sur chaque graphe, à l'aide du logiciel, la droite de régression ainsi que l'équation de cette droite ;
◦ relever la vitesse de déplacement en latitude et en longitude des deux stations, sachant que la pente de la droite de
régression représente la vitesse de déplacement ;
◦ construire sur la carte fournie, pour chacune des deux stations, en centimètres, le vecteur vitesse du déplacement
(utiliser un stylo rouge pour tracer le vecteur vitesse de déplacement) et calculer la vitesse du déplacement résultant
(piste : utiliser le théorème de Pythagore).
Fiche document élève (à rendre)
DEPLACEMENTS ANNUELS DES PLAQUES TECTONIQUES
Quelques stations du réseau GPS mondial :
En lignes doubles : les zones d'accrétion océanique – en triangles : les zones de subduction et collision – en hachures : les zones de déformation
intra-plaques actives.
Les stations de mesure de positionnement sont figurées en rouge (le point donne l'emplacement de la station).
Fiche technique d'utilisation de LibreOffice
DEPLACEMENTS ANNUELS DES PLAQUES TECTONIQUES
Quelques fonctionnalités du tableur – grapheur LibreOffice
•
Réalisation d'un graphe :
Sélectionner l'ensemble des données numériques nécessaires à la réalisation du graphe (abscisses et ordonnées). On pourra prendre les
titre de colonne (sans celui de la station). Par défaut, Open office place en abscisse les données correspondant à la colonne de gauche d'un
tableau. Pour cela, cliquer (bouton gauche de la souris) dans la première case du tableau à sélectionner puis étirer en faisant glisser la souris et
sans lâcher le bouton, jusqu'à la dernière case de ce tableau.
Les données sélectionnées apparaissent en inversion vidéo.
Cliquer sur l'icône « diagramme » représenté par un petit histogramme en couleurs à l'aide de la souris. Dans la fenêtre nommée "assistant
de diagramme", choisir l'option « XY (dispersion) » puis la représentation en « lignes seules » puis cliquer sur « Terminer ». Le graphe désiré
apparaît sur l'écran.
•
Représentation sur un graphe de la droite de régression et de l'équation de la droite correspondante :
Si l'on considère que l'ensemble des points du graphique sont alignés à la marge d'incertitude près, on peut faire figurer sur le graphique la
droite représentant le déplacement moyen de la station GPS en fonction du temps.
Pour cela, cliquer avec la souris (bouton gauche) sur le graphique précédemment obtenu puis choisir « Insérer une courbe de tendance »
(choisir un style permettant une visibilité à l'écran : couleur , transparence, épaisseur...). Cliquer avec la souris (bouton gauche) sur le cette droite
puis choisir « Insérer l'équation de la courbe de tendance ». En cliquant sur « OK », la droite de régression apparaît ainsi que l'équation de
cette droite.
•
L'équation de la droite de régression :
Elle est de la forme y = ax + b.
a représente la pente de la droite, c'est à dire ici, la vitesse de déplacement en centimètres par an de la station (longitude ou latitude
selon le tableau de données utilisé).
• Exploitation des tableaux numériques des déplacements :
Chaque tableau est constitué de 4 colonnes :
Date en décimal
Déplacement en cm
Ex:
1993,4867
Ex:
9,55
Incertitude de la mesure
Ex:
0,370
L'incertitude de la mesure est donnée à titre indicatif ainsi que la date en années, mois et jour.
Date en années, mois et jour
Ex:
93JUN27
Seules les données « date en décimal » et
déplacement en cm sont à utiliser dans le
cadre de ce travail.
Fiche technique données GPS
DEPLACEMENTS ANNUELS DES PLAQUES TECTONIQUES
Document 3 : Les données GPS et les vecteurs de déplacement
• Précisions concernant la latitude et la longitude.
La vitesse de déplacement est obtenue en latitude d'une part et en longitude d'autre part :
A- pour les latitudes :
si la valeur est précédée du signe moins il s'agit d'un déplacement vers le sud
s'il n'y a pas de signe avant le chiffre, il s'agit d'un déplacement vers le nord.
B- pour les longitudes :
si la valeur est précédée du signe moins il s'agit d'un déplacement vers l'ouest
s'il n'y a pas de signe avant le chiffre, il s'agit d'un déplacement vers l'est.
•
Le déplacement résultant de la station s'obtient en construisant géométriquement la résultante du déplacement en longitude et en latitude, en
centimètres.
Exemple de construction d'un vecteur vitesse de déplacement :