Correction
publicité
L'univers C1 Correction DS n°1 DEVOIR SURVEILLE - SCIENCES PHYSIQUES Version 1 Calculette autorisée Durée: 50min Toutes vos réponses doivent être correctement rédigées et justifiées. points Quelques dimensions de notre univers 1. En utilisant l'écriture scientifique, exprimer en mètre les longueurs suivantes : • longueur d'une cellule : 14 μm = 1,4.10-5 m 105 • longueur d'une molécule d'ADN : 3 nm = 3.10-9 m 10-9 • diamètre d'un balle de golf : 42,7 mm = 4,27.10-2 m 10-2 • hauteur de la tour de Pise : 56 m = 5,6.101 m 102 • distance Annonay-Lyon : 75,2 km = 7,52.104 m 105 2. Indiquer l'ordre de grandeur de chacune de ces longueurs. /2,5 /2,5 Données : • 1 μm = 10-6 m • 1 nm = 10-9 m Nébuleuse du Crabe La nébuleuse du Crabe est située à une distance d = 5,86.10 19 m de la Terre. 1. Exprimer la distance d en année-lumière. Distance en a.l. Distance en m 1 9,46.1015 d? 5,86.1019 /2 Donnée à la fin de l'exercice 19 On en déduit : d = 5,86 .10 15 = 6,19 .10 3 a.l. soit environ 6190 année-lumières. 9,46 .10 sciences physiques et chimiques - Seconde http://cedric.despax.free.fr/physique.chimie/ L'univers C1 Correction DS n°1 points 2. Rappeler la définition d'une année-lumière. /1 Une année lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année. 3. En quelle année la lumière de la nébuleuse du Crabe, observée en 2014 par un astronome, a-t-elle été émise ? /1 La nébuleuse du crabe se trouvant à environ 6190 année-lumières, la lumière émise par la nébuleuse du crabe à mis 6190 ans pour parvenir à la Terre. La lumière observée sur Terre en 2014 a donc été émise en – 4176 (2014 – 6190). 4. Expliquer la phrase : « voir loin, c'est voir dans le passé ». /2 Plus nous observons de la lumière provenons d'astres lointains plus cette lumière a mis du temps à nous parvenir. Elle a donc était émise il y a plus longtemps... Plus nous regardons loin, plus nous regardons le passé de notre univers !!! Données : • 1 a.l. = 9,46.1015 m Mesure historique de la vitesse de la lumière En 1849, Hippolyte FIZEAU (1819-1896) réalisa à Paris la première mesure de la vitesse de la lumière dans l'air. A l'aide d'un dispositif de son invention (voir ci-contre), il mesura la durée du trajet aller-retour de la lumière entre Montmartre et le Mont Valérien à Suresnes, distants de 8633 m. Il trouva 5,51.10-5 s. 1. Quelle est la valeur de la vitesse de la lumière obtenue par FIZEAU ? D'après la formule : v = On en déduit : v = d Δt /2 La lumière a parcouru un aller-retour !!! 2×8633 = 3,13 .10 8 m.s−1 −5 5,51 .10 2. Rappeler la valeur actuelle de la vitesse de la lumière dans le vide. Commenter le résultat précédent. La valeur actuelle de la vitesse de la lumière est d'environ 3,00.10 8 m.s-1, ce qui est très proche de la valeur trouvée par FIZEAU. sciences physiques et chimiques - Seconde http://cedric.despax.free.fr/physique.chimie/ /2 L'univers C1 Correction DS n°1 points Dimensions de notre univers à notre échelle Pour se rendre un peu plus compte des dimensions de notre univers à l'échelle cosmologique, on souhaite les ramener à notre échelle de façon proportionnelle. Si l'on pouvait mettre notre galaxie dans une bulle de 1 m de diamètre. /1 1. Quelle diamètre ferait le Soleil ? Avec un tableau de proportionnalité : Longueur dans la réalité (m) Longueur dans le modèle (m) 1021 1 10 9 D? 9 On en déduit donc : D = 1021 = 10−12 m soit de l'ordre du picomètre !!! 10 2. Quelle distance séparerait le Soleil et Proxima du Centaure, l'étoile la plus proche ? /1 -5 De la même manière que précédemment, on trouve 10 m soit environ 0,01 mm !!! 3. A quelle distance se trouverait Andromède, galaxie voisine de la voie lactée ? /1 1 De la même manière que précédemment, on trouve 10 m soit environ 10 m !!! 4. Que trouve-t-on entre la voie lactée et Andromède ? Conclure. Entre les deux galaxies, il n'y a quasiment pas de matière, c'est le vide absolu. On en conclut que le remplissage de l'espace par la matière à l'échelle cosmologique est lacunaire. Données : • Ordre de grandeur du diamètre de la voix lactée (notre galaxie) : 1021 m • Ordre de grandeur du diamètre du Soleil : 109 m • Ordre de grandeur de la distance séparant le Soleil et Proxima du Centaure : 1016 m • Ordre de grandeur de la distance entre notre galaxie et Andromède : 1022 m sciences physiques et chimiques - Seconde http://cedric.despax.free.fr/physique.chimie/ /2
