Séance
Comment les vibrations émises par le passage d'un TGV se propagent-elles dans le sol ?
La caractérisation des vibrations causées par un passage de train nécessite en premier lieu de les mesurer, par des accéléromètres ou des géophones, puis de les analyser afin d’interpréter les signaux mesurés en fonction du ressenti humain.
Description et mise en oeuvre du protocole expérimental
- 30 min -
- En classe entière - Expérimenter
Rôle de l’enseignant
L’enseignant fait comprendre le comportement du sol par l’évolution du spectre en fréquence et son atténuation suivant l’éloignement de la source.
Activité de l’élève
Les élèves sont invités à décrire un protocole expérimental permettant de caractériser les vibrations émises par un TGV. À l’aide de l’animation numérique, ils mettent en œuvre « virtuellement » ce protocole et relèvent les signaux issus des vibrations qu’ils visualisent et analysent en utilisant un logiciel d'édition audio. Les élèves comparent les différents signaux et discutent avec leur professeur de la nature de ces différences.
Consigne
Décrivez la démarche que vous envisagez pour caractériser les vibrations émises par le passage d’un TGV. À l’aide de l’animation « Vibrations », vous mettrez en œuvre cette démarche puis vous visualiserez et analyserez les signaux que vous aurez relevés au moyen d’un logiciel d’édition audio.
Astuce pour l’élève
Les élèves peuvent par exemple étudier la propagation des vibrations dans le sol (ballast le plus fin) en observant les vibrations s’éloignant de la source et analyser le comportement du sol.
Ne pas hésiter à multiplier le nombre de passages de train jusqu’à observer des dommages sur les rails et la maison !
Le montage expérimental
Les vibrations sont mesurées en trois endroits : devant la voie, devant la maison, derrière la maison. Un accéléromètre Dytran 3100B à conditionneur intégré, de sensibilité égale à 100 mV/g, est fixé à 3 mètres de la voie. En champ libre, deux séries de 3 géophones Sensor SM–6, de sensibilité égale à 28 V/m/s, sont positionnés devant et derrière la maison pour former un repère orthonormé permettant de mesurer les vibrations verticales Z ainsi que les vibrations longitudinales Y dans le sens de la voie et latérales X perpendiculaires à la voie.
Fichiers à télécharger
montage_experimental_up1m2da1.doc [doc - 1.02 MB]
Cette animation numérique traite des vibrations produites par le passage d'une rame de TGV, de leur effet sur la stabilité des voies et des impacts sur les ouvrages riverains. Dans son module le plus évolué, l'utilisateur peut apprécier l'influence du ballast et de la nature des matériaux qui le constituent.
Une version pour tablette est aussi téléchargeables sur Google Play sous le nom de "Vibre LGV".
