expérience sur les volcans

[vince07]

Bonjour,

concernant la séquence sur volcans et séismes, j'aimerais faire des expériences en classe. J'ai vu des protocoles avec du vinaigre, bicarbonate de soude, colorant...

Avez vous déjà réalisé des expériences en classe à ce sujet ?

Merci de partager votre vécu sur ce sujet !

[Kokoyaya]

Outre l'aspect ludique (oh, c'est marrant, ça bave), je trouve que ça n'a rien d'une expérience mais plutôt d'une modélisation, une maquette. Pour moi, ce serait une expérience si on reproduisait les conditions de température et de pression (dur dur en classe) pour observer qu'au bout d'un moment, ça déborde. Là, il n'y a que la partie pression (via l'émission de gaz due au mélange vinaigre/bicarbonate de soude) qui n'est pas due à la température. Bon, ça peut suffire en élémentaire aussi...

Jette un coup d'oeil à http://education.francetv.fr/sciences-de-la-vie-et-de-la-terre/cp/video/reconstituer-une-eruption-volcaniquesi tu veux, ça a l'air clair.

Cela dit, je suis preneur d'autres avis, on devrait travailler dessus cette année et c'est en cours de réflexion dans ma p'tit' têt'

[vince07]

Je suis d'accord avec toi et je me pose ces mêmes questions. J'ai vu que l'on peut faire des expériences concernant la densité des fluides, le chaud remontant à la surface. Mais ça me parait très compliqué pour des élèves de cycle 3.

Fais remonter le sujet si tu as des pistes, j'en ferai de même.

J'ai vu quelque chose aussi avec de la purée...il faut que je retrouve.

Avec du chocolat aussi...ça c'est pour montrer comment le volcan se forme en différentes couches.

Il y a aussi une expérience avec du miel chaud et froid. Tu le fais couler sur une pente (une cracotte ! ) et ça permet de voir que le miel chaud coule plus vite que le miel froid et va plus loin...

[B i b]

Bonjour,

concernant la séquence sur volcans et séismes, j'aimerais faire des expériences en classe. J'ai vu des protocoles avec du vinaigre, bicarbonate de soude, colorant...

Avez vous déjà réalisé des expériences en classe à ce sujet ?

Merci de partager votre vécu sur ce sujet !

Ça fonctionne très bien pour modéliser le volcanisme de type effusif. Que cherches-tu exactement à savoir ?

[Argon]

concernant la séquence sur volcans et séismes

Attention, ce sont deux thèmes distincts, impliquant des mécanismes très différents.

concernant la séquence sur volcans et séismes, j'aimerais faire des expériences en classe. J'ai vu des protocoles avec du vinaigre, bicarbonate de soude, colorant...

Avez vous déjà réalisé des expériences en classe à ce sujet ?

Outre l'aspect ludique (oh, c'est marrant, ça bave), je trouve que ça n'a rien d'une expérience mais plutôt d'une modélisation, une maquette.

Absolument. Il s'agirait d'un modèle analogique — si le mécanisme avait un quelconque rapport avec un véritable mécanisme d'éruption volcanique (c'est loin d'être le plus fréquent) ; en l'occurrence, c'est en effet plutôt une maquette, un "petit volcan" (au sens des "petites voitures"...)

Pour moi, ça n'a pas grand sens d'envisager une expérience sur les volcans proprement dits, en classe, et il est contre-productif de faire semblant : ça n'aboutit qu'à embrouiller les idées des gamins sur les notions de modèle et de démonstration scientifiques.

En revanche, il n'est pas très difficile de proposer une séquence mixte, ou deux séquences-jumelles, mêlant physique et sciences de la terre mais en les distinguant soigneusement pour maintenir un minimum de rigueur. Typiquement, pour la manip envisagée par Vince, il s'agirait par exemple d'abord de construire une séquence en démarche d'investigation autour de la question : quand on mélange des liquides/des composants chimiques, le volume total est-il conservé ? (et idéalement, même question pour la masse...), en commençant par des mélanges produisant de petites variations de densité moyenne, dans les deux sens (contraction & dilatation), pour aller jusqu'à des mélanges provoquant des débordements plus spectaculaires.

Ensuite seulement, après une séquence sur les volcans (documentaire, ou en frontal), on peut partir sur le mode Comment pourrait-on expliquer cela ? Ca ne vous rappelle rien ?, et proposer de faire comme dans [telle vidéo, par exemple], en réinvestissant ce qu'on a vu dans la séquence précédente, et en prenant soin de conclure sur le mode une explication possible serait...

[astro52]

Bonjour,

concernant la séquence sur volcans et séismes, j'aimerais faire des expériences en classe. J'ai vu des protocoles avec du vinaigre, bicarbonate de soude, colorant...

Avez vous déjà réalisé des expériences en classe à ce sujet ?

Merci de partager votre vécu sur ce sujet !

Bonjour,

Je vais rejoindre d'abord ce qui a été dit : une expérience implique des hypothèses. Un modèle n'est pas une expérience, à moins qu'on teste des hypothèses sur le modèle lui-même (mais encore faut-il qu'il soit très fiable).

D'autre part, il y a différents types de volcanisme, qui n'appellent pas forcément les mêmes modèles. La fidélité de modèle est le point qui doit poser particulièrement question, donc il faut déjà soi-même bien comprendre le mécanisme d'un point de vue scientifique.

Si on envisage le volcanisme de point chaud, on aurait comme concept clé :

- Le point chaud lui-même, sur le noyau.

- La convection de matière chaude du point chaud vers la croute.

- La fusion localisée de la croute sous l'effet de cette chaleur.

- La surpression de ce qui est dessous, qui permet la toute fin de la percée de la croute et puis la sortie de matière vers le haut.

Modèle préliminaire "facile" à réaliser :

- Dans un grand moule en pyrex ou en métal, mettre 2 à 3 cm d'eau au congel, de façon à obtenir un bloc de glace plat qui fait la taille du moule.

- Démouler la glace, mettre de l'eau dans le moule (suffisamment de hauteur pour que ça soit crédible), puis faire flotter la glace par dessus.

- Chauffer le récipient par dessous sur un point précis et très localisé. L'avantage du pyrex c'est qu'on a une chance de voir la convexion.

* On va constater qu'à la verticale du point chaud, la glace fond plus vite, donc elle va sembler comme percée en un endroit particulier par la remontée de chaleur.

Limite : comme la glace flotte naturellement, même si on arrive à la percer complètement, l'eau ne sortira pas du trou.

Modèle plus complet :

- Même principe, mais avec une densité de la glace plus élevée que celle du liquide qu'elle surplombe, de façon à obtenir une petite éruption une fois la croute percée, car cette fois il y aura le dernier point qui manquait à l'expérience précédente : la surpression.

- La côté chiant de la chose, c'est qu'il faudra empêcher l'eau de se glisser autour de la couche de glace, puisque naturellement la couche de glace coulerait. De plus ce joint ne doit pas empêcher totalement un léger enfoncement de la glace une fois que l'eau pourra passer par ailleurs (le trou).

- Alors arrive la question qui tue... Comment tu vas faire pour rendre la glace plus lourde que l'eau ? En fait, la glace a une densité de 0,91 alors que les huiles alimentaires sont entre 0,90 et 093... mais cette densité va baisser légèrement au cours de l'expérience, comme elle va monter en température. Si on remplace l'eau par de l'huile alimentaire, on aura donc une fois l'expérience lancée une densité équivalente de l'huile et de la glace. Il ne devrait donc alors pas être trop difficile d'empêcher la glace de tomber au fond, et en même temps la colonne de chaleur doit pouvoir faire passer de l'huile par le trou. Si l'huile qui sort fige au contact de la surface de glace, c'est encore mieux...

- Variantes :

* garder une base d'eau mais lester la glace par le dessus pour qu'elle reste à la limite de la surface (il pourra être nécessaire d'ajouter les lestes au fur et à mesure).

* mettre un non-mélange eau/huile directement au congélateur, et utiliser l'ensemble naturellement mieux calé tel quel comme modèle.

* utiliser de l'alcool à 95 à la place de l'eau et un joint caoutchouc ou des ressourts comme support de la glace (ici la glace coulerait franchement sans rien). Il faut toutefois faire attention aux vapeurs d'alcool que la source de chaleur pourrait enflammer. Dans l'expérience par elle-même l'alcool est prisonnier, donc n'émet pas significativement de vapeur, mais d'autres phases de la préparation peuvent en produire.

Ma préférence irait à l'huile, dont on pourra en prime facilement constater les variations de viscosité selon la température. Mais évidemment, c'est tellement border-line sur le papier qu'il faudrait tester pour savoir.

[Argon]

Je vais rejoindre d'abord ce qui a été dit : (...) Un modèle n'est pas une expérience, à moins qu'on teste des hypothèses sur le modèle lui-même (mais encore faut-il qu'il soit très fiable)

Yep. En l'occurrence, il ne s'agirait d'ailleurs plus d'une expérience "sur les volcans", mais "sur le modèle particulier de volcan développé par Vince07", ce qui n'intéresse pas grand monde...

une expérience implique des hypothèses.

Uh... Non, pas nécessairement. Un scientifique peut être amené à faire une expérience "pour voir".

C'est déjà plus vrai d'une expérience contrôlée, où le choix de ne pas contrôler un paramètre donné peut s'interpréter comme l'hypothèse qu'il n'est pas pertinent.

Ce qui est véritablement consubstanciel à la notion d'expérience, c'est la possibilité d'agir de façon significative sur le système considéré. C'est pour cela, par exemple, que les astronomes ne parlent pas d'expériences, mais d'observations. Or, à l'échelle de l'école, il n'est pas beaucoup plus facile d'agit sur un véritable volcan que sur le petit nuage de Magellan...

[vince07]

Bon...euh...comment dire...je ne vous suis plus, on rentre dans un débat de spécialistes !

[Argon]

Bon...euh...comment dire...je ne vous suis plus, on rentre dans un débat de spécialistes !

Désolé. Ce qu'il faut retenir, à mon sens, c'est que faire de la science, ça suppose de toujours savoir de quoi on parle, de bien faire la différence entre le monde physique — les "vrais" volcans — et ses représentations, qu'elles soient sous forme de discours, de maquettes ou d'équations. Et qu'une expérience, ça porte sur le monde réel, alors qu'un modèle relève toujours d'une forme de fiction (on ne décrit pas le monde réel, dans toute sa complexité, mais une version résolument très simplifiée).

Ce qui est étonnant, c'est que, dès 4-5 ans, les petits sont parfaitement capables de cette distinction ("on dirait que..."), mais que ça s'embrouille progressivement pour beaucoup, jusqu'à l'incapacité totale à voir le rapport entre un système physique et ses modèles, au lycée (la sale manie du secondaire de mettre systématiquement en avant des modèles formels n'aide sans doute pas...)

[B i b]

Bon...euh...comment dire...je ne vous suis plus, on rentre dans un débat de spécialistes !

Je ne suis pas spécialiste mais je l'ai fait à plusieurs reprises, en pâte à sel ou en plâtre, pour modéliser des éruptions effusives ou explosives. Si tu as besoin de renseignements...