les questions que se posent les hommes depuis la nuit des

Progresion 2nde « L’UNIVERS » Groupe lycée – Académie de Nice -2010
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LES QUESTIONS QUE SE POSENT LES HOMMES DEPUIS
LA NUIT DES TEMPS ?
Nous allons effectuer un voyage dans le temps et essayer de répondre aux
questions qui se sont posées à nos ancêtres.
Physique chapitre n°1 : Comment se repérer dans le temps.
Activité n°1 : Faire réfléchir sur l’image ci-dessous. (classe entière)
Objectifs pour une séance d’1 heure :
 Introduire la notion de jours, mois et année à l’aide de phénomènes
astronomiques.
 Introduire la notion de phénomène périodique.
 Définir les termes de périodes et fréquences et leurs unités.
 Définir l’année, le jour, la minute et la seconde.
Nos ancêtres (hommes préhistoriques) étaient mobilisés par la chasse, souvent lorsqu’un clan
avait repérer un gros gibier, il essayait de trouver un clan avec lequel s’allier pour mener à
bien le projet de chasse.
A l’aide de cette image, imaginer le moyen dont ces hommes disposaient pour se donner
rendez-vous ?

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Comment pouvaient-ils faire s’ils voulaient rallonger la durée de ces rendez-vous ?
Quel phénomène est-il commun à ces différents procédés de mesure du temps ?
Exercices d’applications :
1) Convertir les durées suivantes :
1 année = jours = h = min = s
3 h = s
1min = h
1s = min = h
2) Au cours de la mission Apollo 11, du 16 au 24 juillet 1969, des hommes marchèrent
pour la première fois sur la Lune. Déclenché au début, de la mission, le chronomètre
de la salle de contrôle indiquait 703 115s quand l’équipage revient sur Terre.
a) Exprimer la durée de la mission sous la forme j, h, min, s.
b) Ce résultat est-il compatible avec les dates indiquées ?
Evaluation rapide pour vérifier acquisition du vocabulaire : Séance suivante,
proposer un QCM de 5 min sur période, fréquence et changement d’unité.
0,5 Hz
2 000 Hz
500 Hz
0,002s
La fréquence d’un oscillateur de période égale à 2ms est
0,001s
100s
100ms
100s
La période d’une horloge dont la fréquence est égale à
10 000Hz est
3 jours
259 200s
4320s
0,008 an
Une durée de 72 h correspond à
25  104
25  10-4
2,5 103
2,510-3
0,0025 s’écrit en écriture scientifique
165  102
16,5  103
16,510-3
1,65104
16500 s’écrit en écriture scientifique
TP n°1 : Concevoir et mettre en ouvre un protocole de mesure d’une durée.
 Durée : 1h30 en demi-groupe + éventuellement 1h en classe entière
 Problématique : On veut fabriquer un dispositif permettant d’évaluer la durée
d’un tour de stade lors d’un entrainement sportif, ainsi que la durée des
oscillations d’un diapason
 Objectifs : montrer la corrélation entre durée à évaluer et choix de la période
Savoir mesurer une période et déterminer les paramètres pouvant influencer la
période.

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 Matériel disponible : Stéthoscope ; bouteille d’eau munie d’un bouchon percé ;
potence + pince ; éprouvette graduée ; Pendule, chronomètre ; GBF ; oscillo ;
diapason ; micro.
 Recherche pour répondre aux questions (On s’aidera d’internet et on pourra
présenter son travail sous forme de CD et on n’oubliera pas d’indiquer sa
bibliographie) :
 Quelle est l’histoire de la mesure du temps ?
 Comment défini-t-on la seconde ?
A force d’observer les astres, les hommes ont voulu aller toujours plus loin.
Un documentaire, cité ci-dessous servira à l’introduction des différents chapitres
suivants : il permet ainsi de mener de front la partie physique et chimie ou de traiter
intégralement la physique puis la chimie.
Physique chapitre n°2 : Description de l’univers.
Activité n°2 : Visionner le documentaire : 1H en classe entière
http ://video.google.com/videoplay ?docid=6257161120942605502#
Objectifs :
 Introduire les galaxies, étoiles, systèmes planétaires ;
 Introduire la notation scientifique ; l’ordre de grandeur d’une mesure ;
 Remplissage de la matière dans le système solaire.
 Introduire la notion de voir loin c’est voir le passé ;
 Vitesse de la lumière ; année lumière.
Faire prendre des notes pour répondre aux questions
Questions pour exploiter la vidéo :
A] Ecrire les données suivantes, indiquées dans la vidéo en écriture scientifique (puissance de
10) : A faire à la maison
1) Une température de mille milliard de degré.
2) L’âge de l’univers est de 13 milliards d’années.
3) Au bout d’un millionième de seconde.
4) 3 min sont nécessaire à l’univers pour se refroidir, exprimer ce résultat en seconde en
écriture scientifique.
5) Donner l’ordre de grandeur des mesures précédentes.
B] A quelle distance du Soleil se trouve la Terre ?
C] Quelle est l’importance de cette distance pour les astrophysiciens ?
Activité N°3 : Visualisation du système solaire. 1 H en classe entière avec
finalisation du chapitre n°2.
Décrire la constitution du système solaire.
Exercice d’applications :

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Voir dans le passé : La constellation de la baleine est située dans la Galaxie de Wolf-
Lundmark.
1) Calculer la durée mise par un signal se propageant depuis la Terre à la célérité c = 3,0
108 m.s-1 pour arriver à cette constellation distante de notre planète de 1,5 1019 km.
2) Exprimer la distance entre la terre et cette constellation en année lumière.
Distances astronomiques : Compléter le tableau suivant :
Etoile
Proxima du
Centaure
Etoile Polaire
Galaxie
d’Andromède
Nébuleuse du Crabe
Distance en km
Distance au Soleil
en a.l
Distance au Soleil
en u.a
Evaluation.
Chapitre de physique n°3 : La lumière des étoiles.
 Première partie : La propagation de la lumière dans l’univers. 30 min en
correction classe entière.
Objectifs :
 Voir loin c’est voir dans le passé ;
 Vitesse de propagation de la lumière dans le vide ;
 Année lumière ;
A faire à la maison :
A] Expliquer les phrases suivantes du documentaire :
« Le télescope devait nous transporter à travers l’espace et le temps en observant de jeunes
étoiles ? »
« L’œil du télescope ramène des images du passé lorsque les premières galaxies et les
premières étoiles sont venues au monde »
B] Quelle est la vitesse de propagation de la lumière dans le vide ?
C] A quoi peut servir la vitesse de propagation de la lumière dans le vide pour les
astrophysiciens ?
D] Pourquoi l’observation des étoiles est-elle de meilleure qualité lorsque les télescopes se
trouvent dans l’espace ?
SL : Projet possible sur L’atmosphère terrestre.
MPS : Projet possible sur Science et vision du monde.
La visualisation du documentaire vous montre l’importance pour le scientifique de la
connaissance de son proche et lointain environnement. Pour cela le scientifique fait

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appel à des techniques de plus en plus poussées. Vous pourrez à l’aide de ce thème
en illustrer quelques exemples.
TP n°2 : Mesure d’une distance à l’aide d’une onde sonore.
 Deuxième partie : Quelle est la nature de la lumière, en quoi est-elle utile pour les
astrophysiciens ?
A faire à la maison à l’aide du documentaire pour la préparation du TP.
A] Qu’a permis l’étude de la lumière émise par les étoiles ?
B] Que fait un corps lorsqu’on le chauffe ?
C] Que créent les étoiles ?
TP n°3 : La lumière émise par le Soleil, une lampe à vapeur de sodium et une
ampoule normale sont-elles identiques ? 1H 30 en demi-groupe
 Objectifs :
 Montrer qu’un réseau et un prisme sont des systèmes dispersifs ;
 Observer l’effet d’un système dispersif sur la lumière du Soleil et sur diverses
lumières émises par des lampes ;
 Introduire la notion de spectre ; spectre d’absorption et d’émission ;
 Matériel : Diverses lampes (sodium, mercure, à filament) ; spectroscope à
réseau ; rétroprojecteur muni d’un réseau ; solutions (KMnO4 ; CuSO4 ; I2) ;
filtres de différentes couleurs.
1 H en classe entière pour la conclusion sur la nature de la lumière émise par le
Soleil ainsi que sa composition.
Exercice d’application : Lecture de quelques spectres d’émission et d’absorption
TP n°4 : Pourquoi la lumière est-elle dispersée par un prisme ? 1H30 en demi-
groupe
 Objectifs :
 Montrer que la lumière se propage en ligne droite dans l’air ;
 Montrer que la direction de propagation change lors de la traversée d’un
milieu différent ;
 Introduire la notion de réfraction ;
 Matériel : Prisme ; dioptre ; cuve remplie d’eau ; tasse ; pièce ; lampe ; laser
Projet possible SL : L’atmosphère terrestre :
A partir du TP on pourra essayer de monter un projet sur le thème
« Rayonnement solaire ».