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Expérience pour localiser un séisme dans une salle de classe...



  1. #1
    Dr_cube

    Expérience pour localiser un séisme dans une salle de classe...


    ------

    Bonjour tout le monde ! C'est mon premier message ici, mais puisque je suis féru de sciences, je pense que je vais venir souvent !

    Je suis étudiant en Informatique dans une école d'ingénieur. J'ai un projet d'anglais à réaliser, et j'ai un petit problème.
    Tout d'abord, il faut savoir que ce projet doit être réalisé à deux, avec un étudiant d'une autre fillière, et le sujet doit concerner nos deux spécialités. Je suis avec un geotechnicien.
    Donc on a choisis de rédiger un rapport sur la localisation des séismes.
    Le problème c'est que mon binome ne fout absolument rien, et je me suis tappé tout le rapport, à grand renfort de nuits blanches.

    Bref, le rapport est terminé, mais je dois maintenant préparer la présentation orale.
    J'ai envie d'être un peu original, et de présenter mon rapport sous la forme d'un exemple. Par chance, je vais (certainement) pouvoir disposer de deux MacBook pour le jour de la présentation.
    Chaque MacBook possède un Sudden Motion Sensor (acceléromètre) pour protéger son disque dur. Grâce au logiciel SeisMac, je me retrouve avec deux mini-sismomètres.

    Mon but est de réaliser une petite démo (forcément foireuse) pour en venir à expliquer tous les problèmes liés à la localisation des séismes :
    - synchronisation des stations sismiques,
    - précision de l'échantillonnage, et reconnaissance des signaux (inter-corrélation nécessaire),
    - éloignement des stations,
    - connaissance de la vitesse de propagation des ondes.
    Ainsi évidement, qu'une des méthode simple (trilatération) pour localiser un séisme.

    Ma démo consisterait donc à placer les deux Mac au sol, le plus éloigné possible. Même si le capteur est très sensible, j'ai peur qu'un gros coup de pied sur le sol ne soit pas ressentit.
    Puisque je n'aurais que deux Mac, je suis obligé de fixer deux coordonnées. Je me retrouve donc à essayer de localiser le foyer du séisme sur un axe ayant pour origine l'un des deux MacBook.
    Avec une formule d'hyperbole, je pourrais facilement retrouver le point de départ du séisme en comparant les temps d'arrivées des ondes sur les deux Mac, et en connaissant leur espacement.

    La seule inconnue reste donc : la vitesse de propagation des ondes sismiques dans le sol (en béton certainement ?). C'est là que mon expérience capote un peu. Je m'en remet donc à un éventuel spécialiste qui passerait par là.. J'ai trouvé sur Google 1,8 km/s.
    Je fais donc un calcul simple :
    1800 m --> 1000 ms
    x m --> 2 ms (frequence max d'échantillonnage de SeisMac : 500 Hz)
    1800*2/1000 = 3,6 m

    Il faut donc que mes deux stations soient espacées de bien plus de 3,6 m pour voir une différence. Et puis bon, 500 Hz c'est bien beau, mais je ne sais pas si l'image enregistrée a assez de pixels pour que je puisse mesurer la différence de temps des deux fronts.


    J'ai bien conscience que ça risque vraiment de foirer, étant donné le très faible espacement possible entre les deux stations.. SeisMac échantillonne à 500Hz au maximum, donc la différence risque d'être invisible..
    Le pire c'est qu'il m'est impossible d'essayer avant, puisque je n'ai pas deux MacBook pour le moment...
    Autre problème, l'horloge des deux Mac ne sera pas synchronisée de manière assez précise. Il me faudrait un moyen de les synchroniser..

    Mon but n'est pas de localiser un mini-séisme à 10^-10 mètres près, mais juste d'être en mesure de dire s'il est plus proche de la station A que de la station B par exemple.



    Bref, j'aimerais votre avis sur cette expérience. Est-ce que vous pensez que c'est réalisable ?
    Non parce que si j'ai la certitude que ça ne va pas marcher, je fais un truc plus simple.. La présentaiton se fera en anglais, devant de nombreux étudiants et au moins un prof de sciences. Je n'ai pas envie de me ridiculiser ^^.


    Merci beaucoup !

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  2. Publicité
  3. #2
    Jeanpaul

    Re : Expérience pour localiser un séisme dans une salle de classe...

    Intéressante ton idée mais est-ce que le capteur du Mac sera suffisamment sensible pour y voir quelque chose ? Il faudrait essayer tout de suite (un seul suffit). De plus, il faut que l'appareil soit solidement arrimé au sol, sinon la caisse ne suivra pas les mouvements du sol, parce que, évidemment, l'ordinateur contient un dispositif de filtrage contre le chocs.
    Sinon, tu pourrais essayer de mesurer la vitesse de propagation d'un ébranlement. Dans une salle, je le sens assez mal mais si tu vas dans un escalier et que tu fixes le Mac au bout de la rampe, tu dois pouvoir donner un gros coup de marteau à l'autre bout et voir les allers-retours (ça se sent à la main).
    Bon courage !

  4. #3
    polo974

    Re : Expérience pour localiser un séisme dans une salle de classe...

    Pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué....

    Un truc qui passe le 500Hz, c'est la carte son...

    Donc (dans un plan (plancher)):
    soit tu as une carte avec 3 entrées et tu es heureux comme un roi, mais c'est trop facile...
    soit tu as 2 PC ou MAC avec cartes son stéréo... alors, là pour les synchroniser, il "suffit" de mettre un même capteur sur une entrée de chaque MAC ou PC.

    Oui, il faut aussi des capteurs, mais je pense qu'un micro ou un haut-parleur doit faire l'affaire (ici, on fait bouger la carcasse, et l'air ne bouge pas...) à essayer.

    Quant à la célérité du son dans le béton, on voit de 3100m/s (en passant par 3160m/s (plus ou moins 30% (note perso))) à 5000m/s donc prudence (pour ne pas dire que c'est rappé pour le sysmotruc du mac...)
    Dernière modification par polo974 ; 19/05/2007 à 12h12. Motif: parenthèses mal équilibrées

  5. #4
    Dr_cube

    Re : Expérience pour localiser un séisme dans une salle de classe...

    Raa ça me sappe un peu le moral...

    Pour les micros j'en ai un intégré sur chaque Mac, mais je ne vois pas comment récupérer les résultats.

    Si je reste avec l'accéléromètre :
    J'ai pensé qu'au lieu de me restreindre à la salle de cours, je pourrais plutôt aller dans le couloir. Mon école a un très long couloir. Le problème de la distance est donc en partie résolu.
    Il faut voir ensuite si le Mac est assez sensible. J'ai essayé chez moi, et à 10-15 mètres c'est encore bon en tappant assez fort (sans pour autant casser le carelage).

    Pour ce qui est de la vitesse de propagation, est-ce qu'il est possible de la calculer soit même ? Je pense que oui si on connait d'avance la locatilisation du seisme. C'est certainement le meilleur moyen d'avoir une bonne précision pour la vitesse de propagation..

    Soit t1 et t2 les temps d'arrivées aux stations 1 et 2.
    Soit d1 et d2 les distances entre la station 1 et l'épicentre, et entre la station 2 et l'épicentre.
    Soit Vp la vitesse de propagation des ondes sismiques dans le milieu.
    Il faut résoudre cette équation :
    d2-d1=Vp.(t2-t1)

    Si je mesure moi-même les di et les ti, alors je trouve Vp. Le problème c'est si t1 = t2 ^^.

    Si maintenant je connais Vp, alors je mesure t1 et t2.
    Je me retrouve avec une hyperbole de type d2-d1 = cst
    J'ai restreint notre espace de travail à un seul axe ayant pour origine la station 1.
    ...
    Et là j'avoue qu'en y reflechissant bien, j'ai du mal à trouver le point qui coupe l'axe. J'ai un peu honte??

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    polo974

    Re : Expérience pour localiser un séisme dans une salle de classe...

    Réduis ta manip à la mesure de vitesse de propagation après avoir bien montré que la distance dépend du temps et de cette vitesse qui varie d'un milieu à l'autre. Et donc qu'il faut connaitre cette vitesse et pour cela la mesurer.
    Donc capteurs et source alignés.
    t0 inconnu, x0 connu mais inutile, mais t1-t2 et x1-x2 mesuré donc célérité locale calculée...

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