Modèle (1)

Modèle (1) : Gel et dégel
Partie du programme :
Dans un paysage, on peut observer des interactions entre les roches, l’eau, l’air, la végétation et l’Homme.
Notion(s) à acquérir :
Les roches et leurs constituants subissent à la surface de la Terre une désagrégation et/ou une dissolution
dont l’eau est le principal agent.
Pourquoi un modèle (obstacles à la construction directe de la notion) :
Lenteur du phénomène naturel (gel et dégel).
Démarche scientifique modélisante (problème, hypothèses, ...) :
ŸComment les roches s’altèrent-elles ?
ŸHypothèses diverses formulées par les élèves. On cherche ici à valider celle concernant le
gel et le dégel.
ŸSi le changement d’état solide-liquide de l’eau altère les roches dans la nature, alors le
même changement d’état doit montrer le même phénomène au laboratoire, à des échelles de
temps et d’espace plus réduites.
Rôle de l’élève dans la modélisation (conception, réalisation, utilisation, ...) :
ŸConception collective du modèle
ŸRéalisation personnelle, en faisant varier la durée, la variation de température entre les
différents groupes.
ŸComparaison des résultats et conclusion collective
Retour au réel (parallèles et limites du modèle par rapport au réel) :
Ÿretour au réel : observations faites en sortie
Ÿlimites : la taille de l’échantillon, le temps de l’expérience, la répétition de l’action du gel et
du dégel dans la nature.
(1) Le modèle est ici un substitut du réel dans une démarche scientifique modélisante. Il n’est ni le modèle-théorie, ni le modèle
démonstratif.
Echanges de pratiques 2002
Géologie du cycle central

Modèle (1) : Transport-sédimentation
Partie du programme :
Les roches sédimentaires sont des archives permettant de reconstituer des éléments de paysages
anciens.
Notion(s) à acquérir :
De nouvelles roches se forment à partir des matériaux issus de l’érosion :
– les particules abandonnées par les agents de transport constituent des dépôts ou sédiments détritiques ;
Pourquoi un modèle (obstacles à la construction directe de la notion) :
Taille des matériaux transportés,
vitesse du courant,
durée du phénomène.
Démarche scientifique modélisante (problème, hypothèses, ...) :
ŸComment les matériaux sont-ils transportés et déposés par l’eau ?
ŸHypothèses :
1.le transport et le dépôt des particules dépend de leur taille
2.le transport et le dépôt des particules dépend de la pente
3.le transport et le dépôt des particules dépend de la vitesse du courant
Rôle de l’élève dans la modélisation (conception, réalisation, utilisation, ...) :
Ÿconception du modèle le plus simple possible : cuvette, plaque, matériaux de tailles
différentes, système d’arrosage
Ÿformulation d’une conséquence vérifiable par le modèle
Ÿdétermination des variables en fonction de l’hypothèse choisie
Ÿréalisation, observation des résultats, conclusion
Retour au réel (parallèles et limites du modèle par rapport au réel) :
ŸLe modèle ne cherche pas à ressembler à un lit de rivière, contrairement aux modèles du
commerce. Il ne cherche qu’à valider des hypothèses physiques, en laboratoire, sur le
transport de particules solides par un courant liquide.
(1) Le modèle est ici un substitut du réel dans une démarche scientifique modélisante. Il n’est ni le modèle-théorie, ni le modèle
démonstratif.
Echanges de pratiques 2002
Géologie du cycle central

Modèle (1) : Diagenèse
Partie du programme :
Les roches sédimentaires sont des archives permettant de reconstituer des éléments de paysages
anciens.
Notion(s) à acquérir :
Par une suite de transformations, les sédiments deviennent des roches sédimentaires.
Pourquoi un modèle (obstacles à la construction directe de la notion) :
Inaccessibilité : durée du phénomène, localisation en profondeur.
Démarche scientifique modélisante (problème, hypothèses, ...) :
ŸDocument montrant une carotte de sédiments marins et leur teneur en eau qui diminue avec
la profondeur, donc l’âge de ceux-ci.
ŸComment les sédiments peuvent-ils perdre de l’eau, au fond de l’eau ?
ŸHypothèse : sous l’effet de leur poids, les sédiments se tassent et expulsent l’eau qu’ils
contiennent.
ŸConséquence vérifiable : difficile, car on ne peut pas visualiser les mouvements d’eau dans
l’eau.
Rôle de l’élève dans la modélisation (conception, réalisation, utilisation, ...) :
ŸConséquence vérifiable : si l’on exerce un pression suffisante sur un matériau poreux imbibé
d’eau colorée, cette eau va quitter ce matériau., même s’il est placé dans l’eau.
ŸConception :
üidée de la coloration
üpenser à utiliser un matériau poreux facilement compressible
ücomprimer ce matériau au fond d’un récipient lui-même rempli d’eau
ŸRéalisation
ŸConclusion et recherche des limites par rapport au réel
Remarque : le coton et l’éponge peuvent être utilisés. Le coton est plus intéressant car son poids
suffit à expulser l’eau colorée.
Retour au réel (parallèles et limites du modèle par rapport au réel) :
Ÿétude critique des matériaux utilisés
ŸCe modèle ne répond pas à la question de la transformation des sédiments en roche.
(1) Le modèle est ici un substitut du réel dans une démarche scientifique modélisante. Il n’est ni le modèle-théorie, ni le modèle
démonstratif.
Echanges de pratiques 2002
Géologie du cycle central

Modèle (1) : Les éruptions volcaniques (1)
Partie du programme :
Le volcanisme est l’arrivée en surface de matière minérale en fusion : le magma.
Selon la composition des magmas, les éruptions sont de types différents et les laves plus ou moins
fluides.
Notion(s) à acquérir :
types d’éruption (effusive, explosive), viscosité, fluidité, dégazage
Pourquoi un modèle (obstacles à la construction directe de la notion) :
Inaccessibilité du magma : profondeur, température, pression
Démarche scientifique modélisante (problème, hypothèses, ...) :
Comment le magma peut-il provoquer des éruptions aux caractéristiques si différentes ?
Hypothèse : c’est la nature du magma, fluide ou visqueux, qui entraîne des types d’éruptions
différents.
Conséquences vérifiables (passage au modèle) :
- un matériau visqueux chauffé est éjecté par “gros paquets”
- un matériau fluide chauffé s’écoule sans projections
Modèle : on fait bouillir de l’eau (fluide) et de la purée (visqueuse)
Résultats :
- les bulles s’échappent facilement de l’eau qui s’écoule
- les bulles entraînent avec elles des projections de purée
Ces résultats confortent les hypothèses.
Rôle de l’élève dans la modélisation (conception, réalisation, utilisation, ...) :
L’élève :
Ÿémet les hypothèses (sur le réel),
Ÿpropose de les tester à l’aide d’autres matériaux au laboratoire,
Ÿchoisit les mélanges de façon à obtenir deux liquides de viscosité différente,
Ÿnote les résultats,
Ÿfait apparaître les différences et similitudes entre le modèle et le réel,
Ÿconfronte ses résultats aux hypothèses.
Retour au réel (parallèles et limites du modèle par rapport au réel) :
ces matériaux ne sont pas des roches
on oublie l’effet de la pression, de sa chute brutale, du dégazage
...
eau
purée
vapeur d’eau
magma fluide
magma visqueux
gaz
mais ...
modèle
réel
(1) Le modèle est ici un substitut du réel dans une démarche scientifique modélisante. Il n’est ni le modèle-théorie, ni le
modèle démonstratif.
Echanges de pratiques 2002
Géologie du cycle central

Modèle (1) : Les éruptions volcaniques (2)
Partie du programme :
ŸLe volcanisme est l’arrivée en surface de matière minérale en fusion : le magma.
Ÿ
ŸSelon la composition des magmas, les éruptions sont de types différents et les laves plus ou moins
fluides.
Notion(s) à acquérir :
types d’éruption (effusive, explosive), viscosité, fluidité, dégazage
Ÿ
Pourquoi un modèle (obstacles à la construction directe de la notion) :
Inaccessibilité du magma : profondeur, température, pression
Démarche scientifique modélisante (problème, hypothèses, ...) :
Comment existe-t-il des éruptions de types différents ?
Hypothèse : Le type d’éruption dépend de la fluidité/viscosité de la lave.
Rôle de l’élève dans la modélisation (conception, réalisation, utilisation, ...) :
L’élève :
Ÿrecherche deux matières
de viscosités différentes
(purée plus ou moins
épaisse, ketchup,...)
Ÿrecherche un dispositif
permettant de libérer des
gaz (comprimé
effervescent)
Ÿschématise le dispositif
qu’il conçoit, par exemple :
Retour au réel (parallèles et limites du modèle par rapport au réel) :
+ : les différences de viscosité expliquent les différents types d’éruption
- : mais les gaz sont séparés du magma.
(1) Le modèle est ici un substitut du réel dans une démarche scientifique modélisante. Il n’est ni le modèle-théorie, ni le modèle
démonstratif.
Echanges de pratiques 2002
Géologie du cycle central
bouchon
eau + comprimé
purée