I) l`univers

L’Homme a de tout temps observé les astres afin de
se situer dans l’univers. Télécharger la version démo de
Hatier
Animation
1. de l’infiniment grand à l’infiniment petit
2. film : puissances de 10
3. télécharger la version démo de Hatier
4. description de l’univers
Table des matières
I) l'univers
1) description
2) la structure lacunaire de l’univers
II) des outils de description de l’univers
1) quelques préfixes à connaître
2) les puissances de 10 – L’écriture scientifique
3) Ordre de grandeur
4) Unité légale de longueur
5) l’unité astronomique (U.A)
III) lumière dans l’espace
1) Propagation de la lumière :
2) Le modèle du rayon lumineux
3) Vitesse de la lumière dans le vide
4) L’année lumière (a.l.)
5) Voir loin, c’est voir dans le passé
I) l’univers
1) description
Animation : photos de l’infiniment petit à l’infiniment grand
avec puissance de dix
L'univers s'étend de l'infiniment petit à l'infiniment
grand, la référence étant la taille de l'homme dont
l'ordre de grandeur est le mètre.
On étudiera dans l'infiniment petit :
- les atomes et les molécules
- les particules élémentaires (proton, neutron et
électron).
Dans l'infiniment grand on étudiera :
- les étoiles (dont le Soleil fait partie)
- le système solaire comportant, outre le Soleil, huit
planètes (Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter,
Saturne, Uranus, Neptune)
- les satellites de ces planètes, les astéroïdes et les
comètes).
Les étoiles sont regroupées dans des galaxies (la
galaxie dont fait partie le système solaire est appelé
la voie lactée.)
- l’univers est composé de millions de galaxies.
2) la structure lacunaire de l’univers
Il existe une propriété commune aux structures
infiniment petites et infiniment grandes. Il s'agit de
la structure lacunaire. Dans une telle structure, la
matière est assez bien localisée dans certaines
régions de l'espace et entre ces zones où se
concentre la matière il règne le vide où le quasi vide.
Par exemple: Entre le noyau d'un atome et les
électrons, il y a le vide. De même entre les galaxies il
y a le quasi vide.
L’univers
Chapitre 1 : description de l’univers

II) des outils de description de l’univers
1) quelques préfixes à connaître
préfixe
giga(G)
méga (M)
kilo(k)
hecto(h)
déca(da)
déci(d)
centi (c)
milli(m)
micro()
nano(n)
pico(p)
Valeur en lettre
milliard
million
mille
cent
dix
dixième
centième
millième
millionième
milliardième
Millième de milliardième
puissances de 10
109
106
103
102
10
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
Exemple : 1 Gm = 109 m : 1dm = 10-1 m
2) les puissances de 10 – L’écriture
scientifique : vidéo
La notation scientifique est l’écriture d’un nombre
sous la forme du produit : a.10n
Avec a : nombre décimal 1 a  10 et n, entier positif
ou négatif.
Exemple : 178 m en écriture scientifique s’écrit 1,78
x 102 m
Formules
Exemples
10ax10b = 10a+b
102x103 = 102+3 = 105
10-a = 1/10a
10-4 = 1/104
10a/10b = 10a-b
102/103 = 10-1
(10b)a = 10axb
(102)3 = 102x3 = 106
Attention ! ! Il n’y a pas de formule pour l’addition des
puissances de 10.
100 = 1
3) Ordre de grandeur vidéo
L’ordre de grandeur d’un nombre est la puissance de
10 la plus proche de ce nombre.
Pour trouver l’ordre de grandeur :
- mettre le nombre x en notation scientifique : x =
a.10n
si a < 5 alors l’ordre de grandeur de x est 10n
si a >= 5 alors l’ordre de grandeur de x est 10n+1
Exemple : La distance Terre-Soleil est 1,5.1011 m, son
ordre de grandeur est 1011 m.
Le rayon de l’atome d’hydrogène est 5,5.10-11 m, son
ordre de grandeur est
10-10 m.
Intérêt de l’ordre de grandeur : situer des
longueurs sur l’échelle des longueurs qui composent
l’univers, et les comparer aux autres.
4) Unité légale de longueur
L’unité légale de longueur dans le système
international (SI) est le mètre (m).
Remarque : l’unité légale de surface est le mètre
carré (m2) l’unité légale de volume est le mètre cube
(m3). On utilise aussi des multiples et sous-multiples
du mètre
multiples
Kilomètres
1 km = 103 m
Hectomètre
1 hm = 102 m
décamètre
1 dam = 101 m
sous multiples
décimètre
centimètre
millimètre
micromètre
nanomètre
picomètre
fentomètre
valeur en mètre
1 dm = 10-1 m
1 cm = 10-2 m
1 mm = 10-3 m
1 mm = 10-6 m
1 nm = 10-9 m
1 pm = 10-12 m
1 fm = 10-15 m
Film sur les puissances de 10
distance
distance en
mètre
(notation
scientifique)
ordre de
grandeur
Terre-Lune
380 000
km
3,8.108 m
108 m
Rayon atome
d’hydrogène
0,105 nm
1,05.10-10 m
10-10 m
Altitude du
Mont Blanc
4810 m
4,810.103 m
103 m
Dimension
d’une molécule
2 nm
2.10-9 m
10-9 m
Rayon de la
Terre
6400 km
6,4.106 m
107 m
Taille d’un
homme
170 cm
1,70 m
100 = 1 m
Distance
Terre-Soleil
150
millions
de km
1,5.1011 m
1011 m
Rayon du
noyau d’un
atome
d’hydrogène
1,5x10-3
pm
1,5x10-15 m
10-15 m
Diamètre de
notre Galaxie
9,5.1017
km
9,5x1020 m
1020 m
Dimension
d’une cellule
humaine
0,016
mm
1,6x10-5 m
10-5 m
Taille estimée
12.1022
1,2.1026 m
1026 m

de l’Univers
km
5) l’unité astronomique (U.A)
La distance moyenne Terre-Soleil est appelée unité
astronomique :
1 U.A = 1,50x1011 m = 150x106 km
Cette unité est utilisée pour les grandes distances.
nom
distance moyenne de la planète
au Soleil en unité astronomique
(U.A.)
Mercure
0.385
Vénus
0.7245
Terre
1,0
Mars
1.52
Jupiter
5.20
Saturne
9.55
Uranus
19.2
Neptune
30.1
Pluton
39.5
III) lumière dans l’espace
1) Propagation de la lumière :
Animation : propagation rectiligne des ondes
lumineuses
La lumière issue des étoiles traverse l’espace et
nous parvient. La lumière se propage en ligne
droite, dans le vide et dans tous les milieux
transparents et homogènes.
2) Le modèle du rayon lumineux
On modélise le trajet suivi par la lumière entre deux
points par des segments de droite orientés dans le
sens de la propagation. Ces segments sont appelés
rayons lumineux.
3) Vitesse de la lumière dans le vide
La première mesure a été effectuée par l’astronome
danois ROMER en 1676 à l’observatoire de Paris. C’est
une vitesse limite : aucun objet ou onde ne peut se
déplacer plus vite que la lumière dans le vide.
La vitesse de propagation de la lumière dans le vide,
appelée aussi célérité de la lumière vaut :
c = 3,00x108 m.s-1 = 3,00x105 km.s-1
Dans les milieux transparents la vitesse de la lumière
notée ‘ v ’ est inférieure à c. Dans l’air v  c
Rappel : définition de la vitesse moyenne vidéo
La vitesse moyenne d’un objet est égale au rapport de
la distance ‘d’(m) parcourue, sur la durée du parcourt
(s) :
t
d
v
L’unité légale de vitesse est le m.s-1
4) L’année lumière (a.l.) : vidéo
Apprécier les dimensions entre les étoiles requiert
une unité de distance appropriée, l’année de lumière.
L’année lumière est la distance (m) parcourue par la
lumière dans le vide en une année.
Calcul d’une année lumière en mètre :
km 9,45x10 m10x45,9 a.l 1
60x60x24x365x10x00,3 a.l 1
tc. a.l 1
t
l.a1
t
d
c
12 15
8
5) Voir loin, c’est voir dans le passé » :
La Nébuleuse d’Orion se situe à 1800 a.l. de la
Terre ; la lumière provenant d’Orion que nous
recevons aujourd’hui sur Terre a donc mis 1800
ans pour nous parvenir.
Plus nous observons loin dans l’espace et plus nous
regardons dans le passé.
Programme officiel
L'UNIVERS
L’Homme a de tout temps observé les astres afin de
se situer dans l’Univers. L’analyse de la lumière émise
par les étoiles lui a permis d’en connaître la
composition ainsi que celle de leur atmosphère et de
la matière interstellaire. L’étude du mouvement des
planètes autour du Soleil l’a conduit à la loi de
gravitation universelle.
Il apparaît ainsi que le monde matériel présente une
unité structurale fondée sur l’universalité des atomes
et des lois.
NOTIONS ET CONTENUS
COMPÉTENCES
ATTENDUES
Une première présentation de l’Univers : le remplissage
de l’espace par la matière est essentiellement lacunaire

aussi bien au niveau de l’atome qu’à l’échelle cosmique. Les
dimensions de l’Univers sont telles que la distance
parcourue par la lumière en une année est l’unité adaptée à
leur mesure.
Description de l’Univers :
l’atome, la Terre, le
système solaire, la Galaxie,
les autres galaxies,
exoplanètes et systèmes
planétaires extrasolaires.
Savoir que le remplissage
de l’espace par la matière
est essentiellement
lacunaire, aussi bien au
niveau de l’atome qu’à
l’échelle cosmique.
Propagation rectiligne de la
lumière.
Vitesse de la lumière dans
le vide et dans l’air.
L’année de lumière.
Connaître la valeur de la
vitesse de la lumière dans le
vide (ou dans l’air).
Connaître la définition de
l’année de lumière et son
intérêt.
Expliquer l’expression : «
voir loin, c’est voir dans le
passé ».
Utiliser les puissances de
10 dans l’évaluation des
ordres de grandeur.