vitesse de la lumière

FICHE 1
Fiche à destination des enseignants
4ème P3
VITESSE DE LA LUMIÈRE
Type d’activité Activité TICE
Connaissances
La lumière peut se propager dans le vide et dans les milieux transparents
Vitesse de la lumière dans le vide 3.108 m/s
Capacités
Faire des calculs entre distance, vitesse et durée
Socle commun de connaissances et de compétences
[Pilier 3]
Compétences Extraire d’un document (papier ou numérique) les informations relatives à un thème de travail
Utiliser un tableur pour recueillir, mettre en forme les informations afin de les traiter
Calculer, utiliser une formule
Mettre en œuvre un raisonnement, une méthode, un théorème, une formule, un protocole
expérimental, une technique
Effectuer, à la main ou avec un tableur-grapheur, des traitements de données
Utiliser un tableur-grapheur pour présenter des données
[Pilier 4]
Créer, produire, traiter, exploiter des données
S’informer, se documenter
Cette activité illustre la rubrique :
« C- La lumière : couleur et images »
Programme
Vitesse de la lumière
du programme de Quatrième.
Connaître la relation entre vitesse, distance et durée
Connaître la vitesse de la lumière dans le vide
Pré-requis
Savoir utiliser une formule dans un tableur-grapheur
1 heure en salle informatique
Mise en œuvre Avoir placé le fichier « classeur_eleve.xls » dans le disque dur personnel de l’élève ou sur le réseau
de l’établissement
L’annexe est disponible
- au format .html pour une consultation en ligne
- au format .doc pour impression
Remarques
Le classeur élève et la correction sont disponibles aux formats
- Microsoft Office
- OpenOffice
Utilisation de
ce document
Ce sujet propose trois versions selon le niveau des élèves et leur autonomie.
 Le sujet de base (a)
 Un sujet bis (b)
 Un sujet ter (c)
Une étude documentaire peut être menée à la maison pour préparer la séance mettant en œuvre les
TICE ou en parallèle par une partie de la classe si les postes informatiques ne sont pas disponibles en
nombre suffisant.
FICHE 2
Texte à distribuer aux élèves
4ème P3a
VITESSE DE LA LUMIÈRE
NOM :
Prénom :
Classe :
Consigne : Joindre le document produit sur tableur grapheur à
cette feuille.
A rendre en fin de séance
Objectif :
Calculer à l’aide d’un tableur-grapheur la durée mise par la lumière solaire pour atteindre les différentes planètes
du système solaire.
Partie A : Tableur
Créer une feuille de calcul sur le modèle suivant (voir annexe).
Partie B : Recherche de données
L’objectif est de remplir la première colonne vide du tableau en recherchant les informations sur Internet.
Attention :
- évitez le « copier-coller »
- dans un tableur-grapheur les puissances de dix s’expriment de la manière suivante :
5.3E3 signifie 5,3.103
Partie C : Expression des données en mètres
Dans le tableur-grapheur, exprimer les distances notées dans la colonne « B » en mètres et les inscrire dans la
colonne « C ».
Il est possible d'utiliser une formule. Rappel : une formule commence toujours par le signe « = »
Partie D : Calcul de la durée
Insérez en colonne « D » une formule permettant calculer la durée mise par la lumière solaire pour atteindre
chaque planète.
Enregistrer le fichier dans votre disque dur personnel.
FICHE 2
Texte à distribuer aux élèves
4ème P3b
VITESSE DE LA LUMIÈRE
NOM :
Prénom :
Classe :
Consigne : Joindre le document produit sur tableur grapheur à
cette feuille.
A rendre en fin de séance
Objectif :
Calculer à l’aide d’un tableur-grapheur la durée mise par la lumière solaire pour atteindre les différentes planètes du
système solaire.
Partie A : Tableur
L’objectif est de créer une feuille de calcul sur le modèle suivant (voir annexe).
Partie B : Recherche de données
En faisant une recherche sur internet, remplir la première colonne vide du tableau.
Attention :
- évitez le « copier-coller »
- dans un tableur-grapheur les puissances de dix s’expriment de la manière suivante :
5.3E3 signifie 5,3.103
Partie C : Expression des données en mètres
Dans le tableur-grapheur, exprimer les distances notées dans la colonne « B » en mètres et les inscrire dans la
colonne « C ».
Il est possible d'utiliser une formule. Rappel : une formule commence toujours par le signe « = ».
Partie D: Calcul de la durée
Insérez en colonne « D2 » la formule suivante « =C3/3E8 » afin de calculer la durée mise par la lumière solaire
pour atteindre chaque planète.
Enregistrez votre classeur dans votre disque dur personnel.
FICHE 2
Texte à distribuer aux élèves
4ème P3c
VITESSE DE LA LUMIÈRE
NOM :
Prénom :
Classe :
Consigne : Joindre le document produit sur tableur grapheur à
cette feuille.
A rendre en fin de séance
Objectif :
Calculer à l’aide d’un tableur-grapheur la durée mise par la lumière solaire pour atteindre les différentes planètes du
système solaire.
Partie A : Tableur
Ouvrir le document : « classeur_eleve.xls » situé dans votre disque dur personnel.
Partie B : Recherche de données
En faisant une recherche sur internet, remplir la première colonne vide du tableau, pour cela :
 Ouvrez le navigateur Internet
 Allez sur la page www.google.fr
 Entrez les mots clefs « distance » et « planète »
Attention :
- évitez le « copier-coller »
- dans un tableur-grapheur les puissances de dix s’expriment de la manière suivante :
5.3E3 signifie 5,3.103
Partie C : Expression des données en mètres
Insérez en colonne « C » , dans la cellule « C2 » la formule suivante «=B2*1000 » afin de calculer la durée mise
par la lumière solaire pour atteindre chaque planète.
Puis copier-coller la formule dans toutes les cellules « C »
Partie D: Calcul de la durée
Insérez en colonne « D2 » la formule suivante « =C3/3E8 » afin de calculer la durée mise par la lumière solaire
pour atteindre chaque planète.
Enregistrez votre classeur dans votre disque dur personnel.
Etude documentaire
Télémétrie Terre-Lune (TTL)
C’est en éclairant de petits miroirs laissés par les missions Apollo (voir
photographie ci-contre) sur le sol lunaire, que nous sommes capables de
mesurer avec une grande précision la distance qui nous sépare de notre
satellite naturel. Pendant plusieurs années, le CERGA (Centre d’études et de
Recherches en Géodynamique et Astrométrie) a envoyé des impulsions laser
vers la Lune afin de mesurer la distance qui nous en sépare. Le principe est
celui de la télémétrie laser : connaissant la vitesse de la lumière, on peut, en
mesurant la durée que mettent les rayons pour faire l’aller-retour TerreLune, en déduire la distance parcourue.
Les données des enregistrements sont encore en ligne au :
http://wwwrc.obs-azur.fr/cerga/laser/laslune/ptn.htm
On y trouve des fichiers contenant des listes de chiffres difficiles à interpréter ! En voici un petit échantillon, avec les
données d’une seule mesure :
5120050103015725326116725736740466525301910034003408099 087759+01624 5320a0642
Ce jour là, la durée de l’aller retour de l’impulsion laser fut de 2,5736740466525 s. Par la suite, on en prendra une
valeur approchée : 2,6 s.
RAPPEL : la vitesse de la lumière dans le vide est de 3.108 m/s
Question 1
Faire dans le cadre ci-contre un schéma expliquant le
principe de fonctionnement de la TTL
Question 2
Si on note D la distance Terre-Lune, Quelle est la distance
parcourue par le rayon laser ? (cocher la bonne réponse)
A. La distance parcourue par le rayon laser est D
B. La distance parcourue par le rayon laser est 2D
C. La distance parcourue par le rayon laser est D/2
Question 3
Calculer la distance Terre-Lune le jour en question
(détailler les calculs)
………………………………………………………..
………………………………………………………..
………………………………………………………..
………………………………………………………..
FICHE 3
Annexe
4ème P3
VITESSE DE LA LUMIÈRE
Modèle de la feuille de calcul
Après avoir créé la feuille de calcul, faire les mises en page suivantes
Fichier  mise en page
FICHE 4
Fiche à destination des enseignants (déroulement de la séance)
4ème P3
VITESSE DE LA LUMIÈRE
Première partie
On peut préciser aux élèves où chercher sur Internet
http://dinosoria.com/planetes.htm
Pour l’utilisation des puissances de 10 (utilisation du E), on peut redonner la vitesse de la
lumière en début de séance en écriture scientifique puis son écriture dans le tableur : 3E8, cela
dépend du niveau de la classe.
Il est possible de faire une mise en commun de la formule à utiliser pour le calcul de la durée (la
formule utilisée est très « variable » selon les élèves)
Deuxième partie
Les fichiers de correction sont disponibles aux formats
Office : « Correction_prof.xls »
OpenOffice : « Correction_prof.ods »
La distance parcourue est 2D
Troisième Partie
Le calcul attendu :
D = (3.108x2,6)/2
D = 3,9.108 m
Travail attendu