Différences entre les pages « Manège à farine » et « Volcans par milliers »

 
 
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|Licences=Attribution (CC-BY)
 
|Licences=Attribution (CC-BY)
|Description=Les continents bougent à la surface de la Terre, comment cela se fait-il ?
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|Description=En Auvergne, on trouve des volcans en forme de cônes (avec cratère), et de dômes (sans cratère). D'où vient cette différence ?
 
|Disciplines scientifiques=Earth Sciences, Matter Sciences
 
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{{Introduction
 
{{Introduction
|Introduction=Il y a une chaleur colossale au centre de la Terre. Elle vient de phénomènes physiques et chimiques. Très loin sous nos pieds, à environ 30km de profondeur la roche est tellement chaude qu'elle fond et commence à devenir pâteuse. Les continents "flottent" à la surface de cet "océan" intérieur fait de matière en fusion. Comment cette chaleur influe-t-elle sur les continents ?
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|Introduction=Lorsque l’on dit “volcan”, la première image qui nous arrive à l’esprit est une montagne en cône, surmontée d’un cratère, crachant de la lave.  
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En fait, chaque volcan est unique, et la forme en cône n’est pas représentative de tous les volcans de notre planète.
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|Step_Title=Réunis le matériel
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|Step_Title=Prépare la formation d'un cône
|Step_Content=Pour cette expérience, tu auras besoin :
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|Step_Content=Prends la boîte en carton (ou une assiette en plastique ou en carton), et avec l'aide d'un adulte, perce un trou de la taille de la paille.
  
* 1 saladier en verre
 
* De l'eau froide
 
* 1 bougie chauffe plat
 
* 3 petits pots en verre de même hauteur
 
* 1 pincée de farine <br />
 
  
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Insère cette dernière dans le trou, puis verse la semoule en tas dessus, jusqu'à ce que la semoule recouvre complètement, voire plus, le haut de la paille.
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|Step_Title=Mets en place l'expérience
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|Step_Title=Modélisation de la formation d'un cône
|Step_Content=Remplis le saladier d’eau jusqu’à la moitié et place-le sur les 3 petits pots.
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|Step_Content=Place un couvercle sur la boîte, puis souffle dans la paille.
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Attends que la surface de l’eau se stabilise avant de saupoudrer la surface d’une pincée de farine.
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Comment se sont placés les grains de semoule ?
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|Step_Title=Observe
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|Step_Title=Modélisation de la formation d'un dôme
|Step_Content=Lorsque les grains de farine ne bougent plus, place la bougie sous le saladier.
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|Step_Content=Prends maintenant le morceau de carton et perce-le pour faire passer le haut du tube de dentifrice.
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Appuis doucement sur le tube en dentifrice.  
  
  
Patiente et observe la position des grains de farine à la surface de l'eau.
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Quelle forme prend-il ?
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|Step_Title=Modélisation de la formation d'un "bouclier"
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|Step_Content=Procède de la même façon mais avec du gel douche.
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{{Notes
 
{{Notes
|Observations=Les grains de farine petit à petit se mettent en mouvement. Ils se déplacent entre le centre du saladier et le rebord.
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|Observations=Dans la première manipulation avec la semoule, les grains de semoule s'envolent sous l'effet de ton souffle.  Ils sont expulsés du haut du tas, ce qui forme un cratère.
|Avertissement=- Ne mets pas trop de farine : 1 seule pincée suffit
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Dans la deuxième manipulation, le dentifrice en sortant de son tube forme une boule, qui finit par s'étaler. Aucun "cratère" ne se forme.
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Dans la troisième manipulation, le gel douche sort du tube, s'écoule et s'étale directement sur le carton. Là encore il n'y a pas de cratère.
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|Explanations=Les volcans sont des lieux de sortie du magma (roche en fusion) contenu dans le manteau de la Terre. Ce magma cherche à sortir, et s'infiltre à travers des fractures et failles de la croute terrestre. Au fur et à mesure de son chemin vers la surface, le magma change de composition. Il peut se charger en éléments minéraux et dégazer.
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La façon dont la lave va sortir à l'air libre au moment de l'eruption volcanique va dépendre de sa composition. Elle peut être plus ou moins pâteuse (visqueuse), et contenir plus ou moins de gaz.
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Quand la lave est très visqueuse et contient beaucoup de gaz, l'eruption se fait sous la forme d'une explosion qui aboutit à la formation d'un cratère, celui-ci pouvant à nouveau exploser à l'eruption suivante. C'est le cas que l'on observe avec la semoule. Ce sont des eruptions dites explosives.
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Une lave visqueuse contenant peu de gaz sort en formant des boules (dôme) comme avec la pâte dentifrice. Ce sont des eruptions effusives.
  
- Bien attendre que la surface de l'eau se stabilise après avoir mis la farine.
 
  
- Place la bougie assez proche du saladier de façon à ce qu ecela chauffe
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Une lave plus liquide et contenant très peu de gaz va s'étaler très largement. Cela forme des cônes qui ont des pentes très douces. Là encore ce sont des eruptions effusives.
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|Deepen=Le magma n'a pas une composition uniforme à l'échelle de la planète. Il ne contient pas forcément les mêmes éléments. Il peut être riche en silice. Dans ce cas là, il a tendance a être très visqueux. Quand il contient peu de silice, il est beaucoup plus fluide. 
  
- Les mouvements sont lents. Sois patient et observateur !
+
Quand le magma se fraye un chemin vers la surface de la Terre, la pression qu'il subit diminue. Sous l'effet de cette diminution de pression, les gaz dissouts dans le magma dégazent. Des bulles se forment.
|Explanations=Les mouvements des grains de farine que tu vois permettent de visualiser le mouvement de l'eau à la surface du saladier'''.'''
 
  
L'eau au fond du saladier est réchauffée par la bougie. Quand l'eau se réchauffe, elle se dilate (prend plus de volume pour un même poids, donc sa masse volumique, masse par unité de volume, diminue) et remonte vers la surface. Ce faisant elle "pousse" l'eau plus froide qui du coup est "obligée" de plonger. Une fois que l'eau chaude est arrivée à la surface, elle s'étale à la surface de l'eau plus froide. Cela créé un  léger courant du centre du saladier vers l'extérieur. Puis l'eau se refroidit et elle est à nouveau poussée par l'eau chaude qui remonte. L'ensemble de ces mouvements (dans et à la surface de l'eau) sont appelés mouvement de convenction. Les grains de farine sont entraînés par ce mouvement.
+
Quand le magma avance vite vers la surface de la Terre et qu'il est visqueux, le gaz n'a pas le temps de s'échapper. La lave qui arrive à la surface de la Terre contient beaucoup de gaz et comme elle est visqueuse, cela forme des morceaux qui sont expulsés violemment. On obtient une eruption explosive dans ce cas là.
  
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Quand le magma est plus liquide ou qu'il avance lentement vers la surface de la Terre, le gaz qui s'en échappe a le temps de s'en aller (il avance en fait plus vite vers la surface de la Terre, ce qui sépare le gaz de la lave). Dans ce cas, l'écoulement de la lave sera beaucoup moins violent, d'où des eruptions effusives. 
  
C'est la même chose pour les roches en profondeur de la Terre. Leur masse volumique diminue avec la chaleur, et quand la masse volumique diminue, la roche fondue remonte vers la surface de la Terre. Ce phénomène est très très lent car il concerne des masses de matière colossales. Par ailleurs, la roche fondue est très visqueuse, le déplacement se fait très lentement.
+
Il existe une dernière catégorie d'éruption, moins connue et potentiellement très meurtrière : les eruptions limniques. Dans ce cas, le gaz qui s'est échappé du magma s'accumule au lieu d'être libéré progressivement. Or le gaz contenu dans le magma est souvent du dioxyde de carbone (CO2). Lorsque la poche de gaz est libérée brutalement, le gaz (invisible) s'écoule le long de la pente du volcan. Comme le CO2 est un peu plus dense que l'air, le gaz s'écoule vraiment le long de la pente comme le ferait un liquide. Or le CO2 à haute concentration est très toxique pour les êtres vivants. Ainsi en 1986 l'eruption limnique du lac Nyos au Cameroun a tué plus de 1700 personnes.  
  
Les zones dans lesquelles les roches fondues remontent vers la surface de la Terre sont appelées "points chauds". Le magma peut même percer la croute terrestre solide, et forme dans ce cas là des volcans.
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Depuis une colonne de degazage permanente a été installée. Le CO2 est libéré progressivement, ne menaçant plus les êtres vivants de la vallée en contrebas.
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|Applications=Les volcans des îles d'Hawaï, sont des volcans faits de lave fluide, que l'on appelle bouclier. Leurs coulées de laves s'étalent sur des kilomètres !               
  
Dans tous les cas il existe un mouvement de convection très lent sous la surface solide de la Terre. Ce mouvement entraîne la partie solide de la surface (qu'on appelle la lithosphère) au point que celle-ci se "déchire" en plusieurs morceaux (les plaques tectoniques) qui s'éloigent les unes des autres ou se rentrent dedans.
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Le puy de Dôme en Auvergne est, comme son nom l'indique, un volcan de type "dôme".
|Deepen=Alfred Wegener a proposé pour la première fois sa théorie de la dérive des continents au tout début du 20e siècle. Il l'a fait sur la base de plusieurs arguments qui incluaient le fait que les rives de Est et Ouest de l'Atlantique s'emboitent et la découverte de fossiles identiques en Afrique et en Amérique du Nord. À cette époque là, il en attribuait la cause aux forces des marées lunaires.  
 
  
La théorie de la dérive des continents a fini par emporter le consensus de la communauté scientifique dans les années 60 après l'observation expérimentale de l'expansion du fond océanique. Au fond des océans, la lithosphère (partie solide de la croute terrestre) est plus fine (elle mesure environ 10km au lieu de 30km au niveau des continents émergés). Les grands fonds océaniques sont traversés par ce qu'on appelle des dorsales. Ce sont des volcans alignés au niveau desquels de la matière sors et forme du plancher océanique "tout neuf". Celui-ci pousse le plancher plus ancien qui finit par plonger au niveau de zones appelées "fosses océaniques". Le tout aboutit à un espèce de mouvement de tapis roulant très lent qui recycle et renouvelle le plancher océanique en permanence.
 
|Applications=Quand on fait bouillir du lait chocolaté, il se forme une mince "croute" plus foncée à la surface du lait quand il se refroidit. Quand on chauffe à nouveau, cette croute se "déchire" en fonction des mouvements de convection qui se produisent en dessous. C'est exactement le même phénomène, à toute petite échelle, que celui de la tectonique des plaques ou du manège à farine.
 
  
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Le puy de Pariou en Auvergne, l'Etna et le Stromboli en Italie sont des volcans de type "cône".
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|Related=- [[Manège à farine]]
  
Quand on place un objet très léger au dessus d'une source chaude en hiver, cet objet se met à bouger. Ce mouvement est dû à la montée du courant d'air chaud.
+
- [[Lampe à lave]]
|Objectives=- Visualiser des mouvements de convections
 
  
- Comprendre les liens entre chaleur et mouvement
+
- [[Crée ton éruption volcanique]]
 +
|Objectives=- Comprendre la diversité des formes des volcans
  
- Comprendre la tectonique des plaques
+
- Notion de viscosité des liquides
|Notes=Les expériences des petits débrouillards - La Terre - edition Albin Michel Jeunesse
+
|Notes=- Découvrons le volcanisme - les sites volcaniques d'Auvergne, Gerard Joberton, De Borée editions.
  
[https://fr.wikipedia.org/wiki/Tectonique_des_plaques Tectonique des plaques : https://fr.wikipedia.org/wiki/Tectonique_des_plaques]
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- [http://science.vulcania.com/terre-volcans/volcans-et-eruptions/les-differents-types-deruptions/eruption-strombolienne.html http://science.vulcania.com/terre-volcans/volcans-et-eruptions/les-differents-types-deruptions.html]
  
Expansion du fond de l'océan : https://fr.wikipedia.org/wiki/Expansion_des_fonds_oc%C3%A9aniques
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- Lac de Nyos au Cameroun : https://fr.wikipedia.org/wiki/Lac_Nyos
 
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Version du 19 mai 2020 à 17:58

Auteur avatarVinciane Audart | Dernière modification 29/05/2020 par Antenne64 NASU

Volcans - C ne ou D me DSC 0555.JPG
En Auvergne, on trouve des volcans en forme de cônes (avec cratère), et de dômes (sans cratère). D'où vient cette différence ?
Licence : Attribution (CC-BY)

Introduction

Lorsque l’on dit “volcan”, la première image qui nous arrive à l’esprit est une montagne en cône, surmontée d’un cratère, crachant de la lave.

En fait, chaque volcan est unique, et la forme en cône n’est pas représentative de tous les volcans de notre planète.

Étape 1 - Prépare la formation d'un cône

Prends la boîte en carton (ou une assiette en plastique ou en carton), et avec l'aide d'un adulte, perce un trou de la taille de la paille.


Insère cette dernière dans le trou, puis verse la semoule en tas dessus, jusqu'à ce que la semoule recouvre complètement, voire plus, le haut de la paille.


Étape 2 - Modélisation de la formation d'un cône

Place un couvercle sur la boîte, puis souffle dans la paille.


Comment se sont placés les grains de semoule ?



Étape 3 - Modélisation de la formation d'un dôme

Prends maintenant le morceau de carton et perce-le pour faire passer le haut du tube de dentifrice.


Appuis doucement sur le tube en dentifrice.


Quelle forme prend-il ?


Étape 4 - Modélisation de la formation d'un "bouclier"

Procède de la même façon mais avec du gel douche.


Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Dans la première manipulation avec la semoule, les grains de semoule s'envolent sous l'effet de ton souffle. Ils sont expulsés du haut du tas, ce qui forme un cratère.

Dans la deuxième manipulation, le dentifrice en sortant de son tube forme une boule, qui finit par s'étaler. Aucun "cratère" ne se forme.

Dans la troisième manipulation, le gel douche sort du tube, s'écoule et s'étale directement sur le carton. Là encore il n'y a pas de cratère.

Explications

Les volcans sont des lieux de sortie du magma (roche en fusion) contenu dans le manteau de la Terre. Ce magma cherche à sortir, et s'infiltre à travers des fractures et failles de la croute terrestre. Au fur et à mesure de son chemin vers la surface, le magma change de composition. Il peut se charger en éléments minéraux et dégazer.


La façon dont la lave va sortir à l'air libre au moment de l'eruption volcanique va dépendre de sa composition. Elle peut être plus ou moins pâteuse (visqueuse), et contenir plus ou moins de gaz.


Quand la lave est très visqueuse et contient beaucoup de gaz, l'eruption se fait sous la forme d'une explosion qui aboutit à la formation d'un cratère, celui-ci pouvant à nouveau exploser à l'eruption suivante. C'est le cas que l'on observe avec la semoule. Ce sont des eruptions dites explosives.


Une lave visqueuse contenant peu de gaz sort en formant des boules (dôme) comme avec la pâte dentifrice. Ce sont des eruptions effusives.


Une lave plus liquide et contenant très peu de gaz va s'étaler très largement. Cela forme des cônes qui ont des pentes très douces. Là encore ce sont des eruptions effusives.

Plus d'explications

Le magma n'a pas une composition uniforme à l'échelle de la planète. Il ne contient pas forcément les mêmes éléments. Il peut être riche en silice. Dans ce cas là, il a tendance a être très visqueux. Quand il contient peu de silice, il est beaucoup plus fluide.

Quand le magma se fraye un chemin vers la surface de la Terre, la pression qu'il subit diminue. Sous l'effet de cette diminution de pression, les gaz dissouts dans le magma dégazent. Des bulles se forment.

Quand le magma avance vite vers la surface de la Terre et qu'il est visqueux, le gaz n'a pas le temps de s'échapper. La lave qui arrive à la surface de la Terre contient beaucoup de gaz et comme elle est visqueuse, cela forme des morceaux qui sont expulsés violemment. On obtient une eruption explosive dans ce cas là.

Quand le magma est plus liquide ou qu'il avance lentement vers la surface de la Terre, le gaz qui s'en échappe a le temps de s'en aller (il avance en fait plus vite vers la surface de la Terre, ce qui sépare le gaz de la lave). Dans ce cas, l'écoulement de la lave sera beaucoup moins violent, d'où des eruptions effusives.

Il existe une dernière catégorie d'éruption, moins connue et potentiellement très meurtrière : les eruptions limniques. Dans ce cas, le gaz qui s'est échappé du magma s'accumule au lieu d'être libéré progressivement. Or le gaz contenu dans le magma est souvent du dioxyde de carbone (CO2). Lorsque la poche de gaz est libérée brutalement, le gaz (invisible) s'écoule le long de la pente du volcan. Comme le CO2 est un peu plus dense que l'air, le gaz s'écoule vraiment le long de la pente comme le ferait un liquide. Or le CO2 à haute concentration est très toxique pour les êtres vivants. Ainsi en 1986 l'eruption limnique du lac Nyos au Cameroun a tué plus de 1700 personnes.

Depuis une colonne de degazage permanente a été installée. Le CO2 est libéré progressivement, ne menaçant plus les êtres vivants de la vallée en contrebas.

Applications : dans la vie de tous les jours

Les volcans des îles d'Hawaï, sont des volcans faits de lave fluide, que l'on appelle bouclier. Leurs coulées de laves s'étalent sur des kilomètres !

Le puy de Dôme en Auvergne est, comme son nom l'indique, un volcan de type "dôme".


Le puy de Pariou en Auvergne, l'Etna et le Stromboli en Italie sont des volcans de type "cône".

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Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

- Comprendre la diversité des formes des volcans

- Notion de viscosité des liquides

Sources et ressources

- Découvrons le volcanisme - les sites volcaniques d'Auvergne, Gerard Joberton, De Borée editions.

- http://science.vulcania.com/terre-volcans/volcans-et-eruptions/les-differents-types-deruptions.html

- Lac de Nyos au Cameroun : https://fr.wikipedia.org/wiki/Lac_Nyos

Dernière modification 29/05/2020 par user:Antenne64 NASU.

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