TP19 La physique du Soleil pamplemousse

Travaux Pratiques
Séance 1
Thème : L’Univers
Chapitre n°1 (Présentation de L’Univers de l’infiniment grand à l’infiniment petit)
LA PHYSIQUE DU SOLEIL PAMPLEMOUSSE
Comment construire une maquette de notre système solaire ?
Un système solaire est un système planétaire composé d'une étoile et des corps gravitant autour
d’elle.
De façon schématique, notre système solaire est composé du Soleil, de quatre planètes telluriques
internes, d'une ceinture d'astéroïdes composée de petits corps rocheux, quatre géantes gazeuses
externes et une seconde ceinture appelée ceinture de Kuiper, composée d’objets glacés.
Le montage suivant présente les composants principaux du système solaire mais l’échelle n’est
pas respectée :
En nous appuyant sur une séquence vidéo présentée par l’astrophysicien Robert Mochkovitch,
nous allons étudier comment représenter le système solaire.
La séquence vidéo peut être téléchargée ou visualisée à l’adresse : http://www.universciencevod.fr/media/1513/le-soleil-pamplemousse.html
S’APPROPRIER : questionnaire à compléter pendant le film
Lire une première fois les questions suivantes puis y répondre tout en visualisant le film.
1. Relever les différentes planètes du système solaire de la plus proche du Soleil à la plus éloignée.
2. Relever l'échelle de représentation choisie.
3. Relever le diamètre du Soleil à l'échelle, puis celui de la Terre.
4. Relever la distance réelle entre le Soleil et la Terre. Puis la distance à l'échelle.
5. Quelle longueur aurait la "maquette du système solaire" de Robert Mochkovitch ?
6. Quelle est la particularité de "Proxima du Centaure" ? A quelle distance (réelle puis à l'échelle)
cette étoile se situe-t-elle du Soleil ?
7. Que peut-on dire de la conquête spatiale ? Les performances humaines dans ce domaine sontelles pour autant négligeables ?
ANALYSER / VALIDER :
Il s'agit maintenant de vérifier les données numériques énoncées par Robert Mochkovitch...
Répondre aux questions suivantes en vous appuyant sur les réponses du premier questionnaire :
8.
Avec l'échelle choisie, Robert Mochkovitch affirme que 1cm correspond à 100 000 km, vérifier
cette affirmation.
9.
Calculer le diamètre réel de la Terre, cette valeur vous parait-elle plausible ?
Pour écrire un nombre avec les puissances de 10 (sans se tromper !), il suffit de :
Se demander s'il s'agit d'un nombre plus grand ou plus petit que 1
S'il est plus grand que 1, il faut recopier les chiffres autres que zéro sur la gauche du nombre et
la puissance de 10 est le nombre de zéros à droite du nombre.
Exemple : 150 000 000 = 15 × 107
(on recopie le "1" et le "5" et il y a 7 zéros)
S'il est plus petit que 1, il faut recopier les chiffres autres que les zéros à la gauche du nombre,
puis compter le nombre de chiffres après la virgule. Ce nombre sera la puissance de 10 mais il faut
mettre un signe "moins" devant.
Exemple : 0,000 000 000 12 = 12 × 10-11 (on recopie le "1" et le "2" et il y a 11 décimales)
Pour écrire un nombre en notation scientifique :
Il s'agit d'écrire ce nombres sous la forme a × 10n avec n un entier et 1 < a < 10
Exemple : 150 000 000 = 1,5 × 108
ou
0,000 000 000 12 = 1,2 × 10-10
Unités, multiples et sous-multiples :
Dans la vie courante, mais encore plus dans le monde scientifique, on a besoin d’exprimer les
valeurs des grandeurs dans une unité afin d’être compris. Pour toutes les unités, on utilise également
des multiples et sous-multiples parfois plus pratiques.
MULTIPLES
kilo
méga
giga
téra
péta
k
M
G
T
P
103
106
109
1012
1015
SOUS-MULTIPLES
déci
centi
milli
micro
nano
pico
Femto
d
c
m
µ
n
p
f
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
Exemples :
La distance Terre-Soleil est donc d'environ 0,15 Tm (téramètre) ou de 150 Gm (gigamètres) et la
taille d'un atome est d'environ 100 pm (picomètres) ou 0,1 nm (nanomètre).
10. La distance Terre Soleil réelle est appelée unité astronomique (u.a) et vaut 150 millions de km.
La convertir en mètres. Écrire le résultat en notation scientifique. Pourquoi l'utilisation des
puissances de 10 est-elle adaptée ici ? Quel est l’intérêt de l’unité astronomique ?
11. Vérifier qu'à l'échelle, cette distance est bien de 15 m.
12. Sachant que l'ordre de grandeur d'une année lumière est de 1013 km, calculer une valeur
approchée de la distance réelle séparant Proxima du Centaure du Soleil en km. Que vaut alors
cette distance à l'échelle d’étude.
13. Que vous inspire cette vidéo sur l'organisation de la matière dans l'Univers au niveau
cosmique ?
14. D'après vos connaissances du collège, pouvez-vous rappeler deux propriétés essentielles de la
propagation de la lumière ?
15. À votre avis, l'année lumière est-elle une unité de temps, de distance ou de vitesse ?
16. Sachant que la définition de l'année lumière est la suivante : "1 année lumière est la distance
parcourue par la lumière dans le vide pendant une année", retrouver la valeur d'une année
lumière en km.
17. Quel est, à votre avis, l'intérêt d'une telle unité de distance ?