Mouvement des plaques tectoniques
Informations
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Prénom et nom : Malou MARTIN et Cloé SPADACCINI
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Adresse mail : malou.martin@etu.sorbonne-universite.fr cloe.spadaccini@etu.sorbonne-universite.fr
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Date de début - Date de fin estimée : 19/01/2024 - 03/05/2024
Introduction
Dans le cadre de l'UE LU3ST062, nous devons réaliser un projet. Celui-ci consiste à concevoir et à modéliser un globe terrestre avec le déplacement des continents.
La Pangée est un supercontinent qui rassemblait les 7 continents actuels (Asie, Afrique, Amérique du Nord, Amérique du Sud, Antarctique, Europe et Australie). Ils se sont regroupés au Permien lors de l’orogenèse hercynienne qui s’est terminée vers 260 millions d’années (Ma). Au Trias supérieur, il y a 210 Ma, il a commencé à se fracturer. Depuis, les continents n’ont pas arrêté d’être en mouvement. Cela fait maintenant 10 Ma que la configuration de la Terre est proche de celle que l’on connaît actuellement.
Objectif
Nous avons donc pour objectif de mettre en mouvements les divers continents et de les visualiser à l’aide d’une maquette en forme de globe 🌎.
Jour 1 (26/01/24) : détermination du projet.
Quelques questions sont remontées :
Quelle échelle pour les continents/plaques ? La chronologique ? De la Pangée à aujourd’hui ? Les continents ou les plaques tectoniques entières ? Le futur supercontinent ? Un matériau de préférence?
On commencera donc par créer un modèle simplifié du mouvement de plaques tectoniques.
Pour cela nous devrons créer une sphère sur laquelle on pourra fixer des « continents » qui pourrons pivoter autour de leurs pôle Eulérien respectifs. Ce pôle est le centre de rotation permettant de décrire des mouvements des continents à la surface d'une sphère, ici la terre.
Jour 2 (02/02/24) :
On a un moule de pâtisserie de 18 cm de diamètre pour faire du thermo moulage pour faire une premiere sphère. Il fallait un objet en sphère ou demi-sphère qui résiste à la chaleur et au vide que la machine crée.
On a réalisé le premier test.
Le résultat n'est pas concluant, les demi-sphères ont des ondulations sur le dessus et le démoulage a été difficile, endommagent la structure. Pour le decoupage, nous avons utilisé un ciseau à tole qui donne un rendu hétérogène.
On a fait un deuxième essai en transparent et utilisé du WD-40 pour faciliter le démoulage. La demi-sphère était mieux, sans ondulations qui étaient du à un mauvais maniement de la machine (la vitesse du levier était trop faible, hesitant).
Pour couper les demi-sphères, cette fois-ci, nous avons utilisé une dremel puis une ponceuse pour arrondir et avoir un résultat net et homogène.
L'article de Peter Bird "An updated digital model of plate boundaries" inclut un document avec les limites des plaques en longitudes-latitudes qui pourrait nous servir pour créer les limites des plaques pour la maquette. (https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2001GC000252)
Jour 3 (09/02/24) : support
Maintenant que nous avons réalisé les demi-sphères pour faire la terre, il faut pouvoir la maintenir droite sur un support.
Nous avons imaginé un support en bois avec un système de fixation qui fera le pôle Nord-Sud :
Sur OpenSCAD, nous avons réalisé la baguette qui traversera les pôles nord et sud et qu'on fixera sur un support en bois.
Nous avons ensuite discuté avec Jeffrey Poort sur ces attentes du projet. Finalement, l'objectif de cette maquette est de représenter le mouvements des plaques/continents de la Pangée à aujourd'hui et inversement. Nous partirions donc sur un système d'aimant où la sphère est aimantée ainsi que les continents qui pourront donc être en mouvement. Nous indiquerions donc sur la sphère les pôles eulériens par dessin ou autres idées futurs.
Pour la prochaine séance, nous allons essayer de mettre en place la sphère sur son support et la peindre avec une peinture magnétique et peut être une couche de peinture supplémentaire pour uniformiser la sphère (esthétique).
Jour 4 (16/02/24) : blender
Les pieces imprimées pour le support n'étaient pas dans la bonne dimension, le diamètre du cylindre était confondu avec son rayon. Nous les avons donc modifier pour obtenir les pieces que nous voulions.
Puis nous avons essayé de faire une sphère avec les continents en relief sur Blender. Nous avons fait plusieurs essais non concluants. Nous re essayerons à la prochaine séance.
https://www.youtube.com/watch?v=Jxx-vQ425wc
Jour 5 (01/03/24) : encore blender
Nous avons ré-essayé de faire une sphère avec les continents en relief sur Blender. Après de nombreux essais, nous avons enfin réussi à avoir une sphère avec des continents en relief. Pour pouvoir faire une impression 3D des continents seuls, il fallait retirer la sphère, ce que nous avons parvenu à faire. Seul problème, c'est que la projection n'est pas bonne : le Groenland a été coupé, l'Antarctique n'existe pas, le nord des continents a été écrasé.
L’impression des pièces était un échec à cause de la taille de la pièce qui est trop importante pour la machine. De plus, la machine fait bouger le socle pour l’impression au contraire des autres machines du FabLab où le socle ne bouge pas. Or, toutes les machines sont en maintenances. Ainsi, nous essayerons de les imprimer la bas la prochaine fois.
Jour 6 (08/03/24) : trous
Voici les 3 essais d’impression 3D du support de la sphère. Le premier est trop gros (noir), le deuxième n’est pas de la bonne taille car la machine l’a écrasé (celui du haut) et le dernier n’est pas imprimé entièrement mais il est dans les bonnes dimensions.
Après avoir fini de poncer la seconde demi sphère, nous avons fait des trous pour pouvoir faire passer la tige dans la structure. Le grand problème était de trouver le sommet de la demi sphère et son centre pour pouvoir avoir un trou centré. Après de nombreuses méthodes non concluantes (à vu d’œil), nous avons utilisé un laser et une règle. Puis Malou a fait 2 trous de 2 tailles différentes, un pour passer une vis et un second pour passer la tige en entière pour fixer la base.
Nous avons aussi récupéré une planche de bois afin d’en faire le support. De futures manipulations s’ont à envisager pour l’embellir et diminuer le risque d’échardes.
Finalement, nous avons repris le modèle Blender. Nous avons séparé chaque continent/plaque tectonique les unes des autres. Des obstacles étaient toujours présents. En effet, lors de la séparation des continent, on remarque qu'il y a des morceaux sélectionnées au sein d'autres continents. Les Ameriques sont bien indépendantes. En revanche l'Eurasie, l'Inde ou encore l'Afrique nécessite encore un peu de travail, car les formes sont creuses. Il suffirait lors de la prochaine séance de "fill" ( remplire) les zones manquantes. A la fin de cette séance nous avons pu exporter des plaques tels que l'Afrique ou l'Inde au format STL (format d’impression). Nous avons pu vérifier grâce à l'aide de Pierre que la taille des continents n'était pas trop grande. Ce paramètre pourrait être modifié à la fin de la modélisation correcte des plaques. Nous espérons également préformé les endroits où se situeront les aimants.
Jour 7 (15/03/24) : toujours des trous et peinture
La tige définitive pour le support est faite. Nous avons donc fini les trous à la perceuse pour pouvoir insérer les vis à l'intérieur. Nous avons aussi récupéré une vis pour pouvoir fixer la tige sur la planche de bois. Nous avons fait un trou dans la planche du diamètre de la vis (3,5mm) puis pour que la tête de la vis rentre dans le support. La vis n'était pas droite dans la planche car nous avons fait le trou le plus petit d'abord. Nous allons donc récupérer une autre planche et faire en premier le trou pour la tête de vis.
La structure est donc presque finie, il reste à assembler et peindre les demi sphères.
Nous avons fait un premier essai avec une demi sphère que nous avions au préalable poncer avec du papier de verre. Le résultat était le même que la demi sphère non poncée, nous avons donc choisi de ne pas poncer les demi sphères finales. De plus, les aimants ne tenant pas bien avec une seule couche de peinture magnétique, nous allons mettre plusieurs couches sur les autres demi sphères.
Nous avons donc peint les demi sphères avec une première couche de peinture magnétique, operation répétée 3 fois puis une couche de peinture bleue pour l'océan.
De plus, nous avons continué de séparer les continents sur Blender pour leur futur impression.
Jour 8 (22/03/24) : continents
La peinture magnétique n'est pas assez forte pour pouvoir faire tenir les aimants dessus. Nous allons donc mettre un aimant à l'intérieur et un aimant sur la surface. Le véritable problème survient, lorsque la sphère sera assemblée, si les aimants à l'intérieur tombent et se fixent ensemble. Nous avons donc eu pour idée d'utiliser des pièces de monnaie de 1, 2 et 5 centimes car si elles tombent, elles ne se fixeront pas ensemble.
Après avoir discutées avec Jeffrey Poort, nous envisageons de coller une feuille magnétique autocollante ou un film ferreux autocollant ferromagnétique à l'intérieur des sphères pour que les aimants tiennent mieux.
La séparation des continents sur Blender est terminée, nous pouvons donc passer à l'impression. Sauf que pour le moment, nous avons des problèmes d'échelle. Nous avons essayé de les mettre à l'échelle sur IdeaMaker, qui est le logiciel d'impression 3D, sans succès. Nous avons aussi essayé de modifier directement sur Blender, qui fut un échec aussi.
Sur un globe terrestre, nous avons mesuré sa circonférence puis la taille des continents un à un pour faire un produit en croix pour arriver à la taille des continents que nous aimerions avoir sur le globe que nous avons fait. Sauf que les continents sur Blender ne sont pas tout à fait rond et donc ils n'épouserons pas la forme du globe.
Nous essayerons la semaine prochaine de finaliser les dossiers des continents pour leurs impressions.
Documentation
Charles DeMets a fait un travail de recherche «Effect of recent revisions to the geomagnetic reversal time-scale on estimates of current plate motions” qui explique la vitesse et l’angle de rotation des plaques.
Pour la modélisation, on utilisera OpenScad pour pouvoir imprimer les formes.
A voir Scotese.
Article de Peter Bird "An updated digital model of plate boundaries".
Documents blender :
Fichier map monde en svg :