Département de physique et géologie - Introduction à l`astronomie et
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Département de physique et géologie Plan de cours Session : Hiver 2008 Astrophysique 203-HPS-05 Programme : Sciences de la Nature Pondération : 3-2-3 Unités : 2 2/3 Enseignant : Donald Pelletier Bureau : D-240 Téléphone: 373-9441 poste 282 [email protected] 1. Présentation du cours Ce cours d'astrophysique fait partie des cours synthèses du programme de Sciences de la Nature. La réussite de ce cours (et d’un autre cours porteur auquel l’étudiant est inscrit) constitue la réussite de l’épreuve synthèse. Il fait appel aux connaissances acquises dans les cours de mécanique, d’électricité et magnétisme, ainsi que celui d’optique et de physique moderne. Les notions de physique approfondies au collégial et les techniques d’analyse numériques seront utilisées pour comprendre l’univers, pour expliquer son origine et son évolution, et pour décrire le mouvement des planètes, étoiles, nébuleuses et galaxies qui le composent. 2. Objectif général du cours Énoncé de la compétence Traiter un ou plusieurs sujets, dans le cadre des sciences de la nature, sur la base de ses acquis. Éléments Reconnaître la contribution de plus d’une discipline scientifique à certaines situations. Appliquer une démarche scientifique. Résoudre des problèmes. Utiliser des technologies de traitement de l’information. Raisonner avec rigueur. Communiquer de façon claire et précise. Témoigner d’apprentissages autonomes dans le choix des outils documentaires ou des instruments de laboratoire. Travailler en équipe. Établir des liens entre la science, la technologie et l’évolution de la société. Critères de performance Mise en évidence de l’interdisciplinarité. Cohérence, rigueur et justification de la démarche de résolution de problèmes. Respect de la démarche scientifique et, le cas échéant, du protocole expérimental. Clarté et précision de la communication orale et écrite. Utilisation adéquate des technologies appropriées de traitement de l’information. Choix pertinent des outils documentaires ou des instruments de laboratoire. Contribution significative au travail d’équipe. Liens pertinents entre la science, la technologie et l’évolution de la société Astrophysique 203-HPS 2 3. Objectifs de formation L’élève pourra à la fin de ce cours 1. identifier les planètes et les constellations dans le ciel ; 2. observer les planètes, leurs satellites, les amas d’étoiles, les nébuleuses et les galaxies ; 3. expliquer la production d’énergie des étoiles ; 4. expliquer l’évolution des étoiles depuis le stade initial de protoétoile jusqu’aux phases terminales de géante rouge, supernova, pulsar et trou noir ; 5. décrire l’univers, expliquer son origine et son évolution. 4. Contenu du cours INTRODUCTION ET NOTIONS ESSENTIELLES DE PHYSIQUE Module 1 Échelle de distance et de temps Module 8 La Gravitation universelle Module 9 Physique de la lumière Module 10 Les instruments d’observation LES GALAXIES, L’UNIVERS ET LA COSMOLOGIE Module 18 Notre Galaxie, la Voie Lactée Module 19 Les galaxies Module 20 La cosmologie L’ASTRONOMIE DE POSITION ET L’HISTOIRE DE L’ASTRONOMIE Module 2 Coordonnées géographiques et célestes Module 3 Mouvement diurne des astres Module 4 Les saisons et la mesure du temps Module 5 Mouvement de la Lune et éclipses Module 6 Mouvement des planètes Astrophysique 203-HPS 3 Module 7 Histoire de l’astronomie LE SYSTÈME SOLAIRE Module 11 La planétologie Module 12 Les planètes telluriques Module 13 Les planètes joviennes, Pluton et Sedna Module 14 Les petits astres et l’origine du système solaire LE SOLEIL, LES ÉTOILES ET L’ÉVOLUTION DES ÉTOILES Module 15 Le Soleil Module 16 Propriétés des étoiles Module 17 Classification et évolution des étoiles 5. Travaux pratiques 1. Tracé des cartes du ciel (2 par semaines, sauf les semaines d’examen). 2. Utilisation du cherche-étoiles, heure de coucher et de lever des astres 3. La 3ième loi de Kepler et la masse de Jupiter* (anglais) 4. La loi de Hubble et l’expansion de l’Univers* (anglais) 5. Mouvement rétrograde de Mars, utilisation des éphémérides de la NASA. Pondération (10) (2) (2,5) (2) (2,5) 6. Mesure de la vitesse de rotation de Mercure* (2) 7. La photométrie (2) 8. Luminosité et taille des étoiles (2) 9. Travail synthèse sur un sujet au choix (15) * On utilise le télescope virtuel CLEA pour ces travaux pratiques. Vous devez absolument lire les protocoles avant le cours. Astrophysique 203-HPS 4 5. Méthodologie Le cours sera composé d’exposés théoriques, de présentations audio-visuelles et de travaux pratiques. L'élève devra compléter deux cartes du ciel à chaque semaine, sauf les semaines d’examen. Toutes les cartes seront remises au professeur et environ une dizaine d’entre elles seront corrigées. Les cartes devront être remises au début du cours lorsque le professeur le demandera. Aucun retard dans la remise de celles-ci ne sera permis. Une note de zéro sera attribuée à toute carte non remis. Les autres travaux pratiques et laboratoires portant sur les principes de l'astronomie seront faits principalement en classe et, s’il le faut, complétés à l’extérieur. Ces travaux se feront en équipe de deux élèves. Les textes des travaux pratiques vous seront distribués en classe. Des soirées d’observation du ciel au télescope et à l’œil nu auront lieu au printemps. Bien que votre participation à cette activité soit optionnelle, elle est fortement recommandée. Des documents audio-visuels, des textes, des références, et de nombreux hyperliens sont disponibles sur le site Internet du cours (www.profweb.qc.ca/dpelletier ). Ils seront utilisés en classe. Vous pourrez évidemment les consulter en dehors des cours. 6. Travail synthèse sur un sujet au choix Ce travail est réalisé en équipe de deux personnes. Il doit s’agir d’un approfondissement d’un des sujets du cours ou d’un aperçu d’un autre sujet non abordé dans les notes de cours. Ce travail vise l’atteinte des objectifs d’intégration et de synthèse du programme de Sciences de la nature, qui sont donnés à la section 2 de ce plan de cours. Il doit obligatoirement comporter une utilisation des technologies de traitement de l’information. Le travail pourra être présenté à la communauté collégiale lors de la semaine des sciences dont la date reste à préciser. La nature du travail reste à préciser. Vous pouvez par exemple choisir de compléter une section du site WEB, remettre un travail écrit, réaliser une animation sur un des sujets du cours, réaliser des affiches de vulgarisation de votre travail écrit etc. Si votre travail comporte plus d’une partie, par exemple une présentation sur affiche et un travail écrit, vous devrez choisir en concertation avec votre professeur le barème d’évaluation. Ce barème sera basé sur l’importance du travail à effectuer de chacune des parties. Vous pouvez vous inspirez des sujets décrits sur le site intranet du cours. Échéancier : Remise des noms de coéquipiers............................................................................. semaine 3 Présentation du sujet, du plan de travail et choix du barème d’évaluation ............ semaine 5 S’il y a lieu, présentation du travail lors de la semaine des sciences ................ ~ semaine 11 Remise du travail ............................................................................... au plus tard semaine 14 Astrophysique 203-HPS 5 7. Évaluation du cours Examens sur le contenu théorique (3 à pondération égale) .............................................. 50% Examen sur la connaissance du ciel (semaine 14) ........................................................... 10% Travaux pratiques (7) ....................................................................................................... 15% Cartes du ciel .................................................................................................................... 10% Travail synthèse de session .............................................................................................. 15% 8. Médiagraphie Notes de cours obligatoires : Introduction à l'astronomie et à l’astrophysique, 4ième édition. Par Donald Pelletier. (imprimé #417) Cahier des cartes du ciel. Hiver 2008. Par Donald Pelletier. (imprimé #419).. Un cherche-étoiles maison vous sera également proposé. Si vous disposez déjà d’un chercheétoiles, vous devez le montrer à votre professeur. Plusieurs modèles disponibles sur le marché ne contiennent pas tous les outils requis pour faire les travaux pratiques du cours. Astrophysique 203-HPS 6
