04-LaVitesseDeLaLumi..

Chapitre IV
Vitesse de la lumière
I. La vitesse de la lumière
Activité 1 p 178
La vitesse de la lumière dépend du milieu dans lequel elle se
propage.
Milieu
Vitesse approximative de la
lumière
Vide ou air
300 000 km/s
Eau
225 000 km/s
Verre
200 000 km/s
II. Distances astronomiques
1. Vive les maths !
a. Vitesses
v=
d
t
v en m/s
d en m
t en s
b. Puissances de 10
4
10 000=10
3
1 000=10
2
100=10
1
10=10
0
1=10
−1
0,1=10
−2
0,01=10
−3
0,001=10
−4
0,000 1=10
c. Notation scientifique
Tout nombre peut s'écrire de la forme : a×10 où a est un nombre
décimal qui a un chiffre non nul à gauche de la virgule
p
123=1,23×102
−3
0,00123=1,23×10
d. Ordre de grandeur
L'ordre de grandeur d'un nombre est la puissance de 10 la plus
proche de ce nombre.
La taille d'un homme est d'environ 1,70m. La puissance de 10 la
10 m=1 m .
10 m=10 m
plus proche est
est trop grand.
10 m=0,1 m=1 dm=10 cm est trop petit.
0
1
−1
2. Distances à la vitesse de la lumière
a. Distance Perpignan Dunkerque
La distance Perpignan-Dunkerque est de d = 1000 km (environ).
Quelle est la durée du trajet Perpignan Dunkerque à la vitesse de
la lumière ?
On cherche la durée t.
On connaît d = 1000 km et v = 300 000 km/s
On sait
t=
t=
d
v
avec t en s, d en km et v en km/s
1000
=3,33×10−3 s=0,00333 s
300000
La durée du trajet est d'environ 0,00333s.
b. Distance Terre Lune
Exercice 20 p 186
http://www.oca.eu/gemini/donnees/las_lune/ptn.htm
Fichier :
http://www.oca.eu/gemini/donnees/las_lune/Mnc0507.dat
durée en millionième de s durée en s aller retour aller
25952546168180
2,5953E+000 1,2976E+000
389288,19
Durée pour faire l'aller-retour en millionième de seconde :
25952546168180
Durée pour faire l'aller-retour en seconde : 25952546168180×10 s
=1,2976273084090 s
Pour faire seulement l'aller : 25952546168180×10
2
On cherche la distance Terre-Lune d
d =v×t t en s, d en km et v en km/s
−13
−13
d =300000×1,29762=389288 km
La distance Terre de lune est d'environ 389288km.
c. Distance Terre Soleil
Exercice 18 p 186
a. v = 300 000 km/s
b. On connaît d = 150 000 000km
d
v avec t en s,
150 000 000
t=
=500s=8 min 20s
300000
On sait
t=
d en km et v en km/s
d. Distance entre une étoile et la Terre
Combien de temps met la lumière pour nous parvenir de proxima
du centaure.
16
d soleil-proxima du centaure=4⋅10 m
=4⋅10 m , v = 300 000km/s
On connaît d
d
On sait t= v avec t en s, d en km et v en km/s
=4⋅10 m=4⋅10
Il faut donc convertir en km : d
16
soleil-proxima du centaure
16
soleil-proxima du centaure
13
km
13
t=
4⋅10
=133173072 s=2219551 min=36992 h=1541 jours=4,22 ans
300000
La lumière met 4,22 ans pour nous parvenir de cette étoile.
3. Année lumière – Unité astronomique
Une année lumière est la distance parcourue par la lumière en
1 an.
d=9500 milliards de kilomètres
Ex : proxima du centaure est à 4,22 années lumière de nous.
Une unité astronomique est la distance moyenne entre la Terre
et le Soleil.
Durée mise par la lumière pour 1,3s
faire le trajet Terre-lune
ordre de grandeur = 100s
Distance Terre-Lune
389288km = 389288000m
ordre de grandeur = 108m
Durée mise par la lumière pour Environ 8 min
faire le trajet Soleil-Terre
= 480 s = 4,8 . 102 s
ordre de grandeur = 102s
Distance Terre Soleil
1 ua
= 1,5 . 1011m
ordre de grandeur = 1011m
Durée mise par la lumière pour Environ 4,2 ans
faire le trajet P du C-Terre
Distance entre la Terre et
Proxima du Centaure
4 . 1016 m
ordre de grandeur = 1016m
(4,2 années lumière)
Durée de la traversée de notre
galaxie à la vitesse de la
lumière
Diamètre de notre galaxie
100 000 années lumière
Distance entre nous et la plus
proche galaxie (Grand Nuage
de Magellan)
Environ 200 000 années
lumière
100 000 années
Durée mise par la lumière pour 200 000 années
faire le trajet Voie Lactée Grand Nuage de Magellan