l`ordre de grandeur

Seconde – Physique partie A- C1- document élève
sesames 1/5 juin 2006
Chapitre 1 : Outils de description de l'univers et du
système solaire
Activité 1 Répartition des planètes dans le système solaire
Lire le texte donné en annexe présentant sommairement le système solaire.
Le tableau qui suit peut être exploité durant tout le chapitre. Vous aurez à compléter la colonne vide au
cours de l’activité.
Astre
Diamètre
(en km)
Distance au soleil
(en millions de
km)
Distance au
soleil
(en km)
Période de
révolution
(en jours)
Étoile
Soleil
1 400 000
Planètes
telluriques
1. Mercure
4 800
58
88
2. Venus
12 200
110
225
3. Terre
12 750
150
365
4. Mars
6 700
230
687
Planètes
géantes
5. Jupiter
143 000
780
4333
6. Saturne
122 000
1 400
10760
7. Uranus
52 000
2 900
30600
8. Neptune
48 000
4 500
60190
9. Pluton
4 000
5 900
90700
1. Écrire avec tous les zéros nécessaires la valeur de la distance entre le Soleil et la Terre en
kilomètres.
2. Quel est l'inconvénient "pratique" d'une telle écriture ?
3. Proposer une "technique" pour écrire avec des chiffres cette même distance en kilomètres, sans
écrire trop de zéros.
4. Avec cette "technique" écrire de deux façons différentes la distance entre le Soleil et Pluton en
kilomètres.
Notation scientifique.
De façon plus générale, on peut écrire n'importe quel nombre selon un "format" qu'on appelle "notation
scientifique" : En notation scientifique, tout nombre est écrit
comme le produit d’un nombre compris entre 1 et 10 et d’une puissance de 10 :
a 10 n où 1  a < 10 et n un entier positif ou négatif.
Exemple : la distance Soleil-Terre s’écrit 1,50.108 km.
5. Compléter la colonne vierge du tableau à l'aide de la notation scientifique.
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Activité 2 Un outil pratique de comparaison : l'ordre de grandeur
Par rapport à son diamètre, Jupiter est très éloignée du Soleil. On souhaiterait savoir rapidement de
"combien de diamètre elle est éloignée du Soleil".
1. Après avoir calculé le rapport de distance approprié, compléter la phase suivante :
La distance Jupiter-Soleil est . . . . . . . fois plus grande que le diamètre de Jupiter.
Pour faire des comparaisons rapides et approximatives de deux valeurs qui sont très différentes (qui ne
sont pas du même ordre), on dispose d'une technique mathématique qui consiste à comparer leur ordre
de grandeur.
L'ordre de grandeur d'un nombre est la puissance de 10 la plus proche de ce nombre.

Seconde – Physique partie A- C1- document élève
sesames 2/5 juin 2006
Un ordre de grandeur permet d’évaluer rapidement la valeur d’une grandeur
(généralement pour la situer par rapport à une autre valeur).
2. Indiquer l'ordre de grandeur de la distance Jupiter-Soleil, puis celui du diamètre de Jupiter.
3. Sans utiliser la calculatrice, calculer le rapport des deux ordres de grandeur précédents.
4. Compléter la phrase suivante en français :
La distance Jupiter-Soleil est approximativement . . . . . . . fois plus grande que le diamètre de
Jupiter.
5. Vérifier que le résultat précédent est cohérent avec l'ordre de grandeur du résultat de la question 1.
6. Sans refaire de calcul, mais en raisonnant sur les ordres de grandeurs, refaire la phrase ci-dessus
avec la planète Saturne à la place de Jupiter.
Petits exercices d'application
Même si l’ordre de grandeur est un outil qui sert à comparer, on peut s’entraîner, sans faire de comparaison, à
trouver les ordres de grandeurs de quelques valeurs.
1. Quel est l’ordre de grandeur des objets suivants (cocher la case)
fourmi :  km  dizaine de m  m  cm  mm
pouce :  km  dizaine de m  m  cm  mm
immeuble de 10 étages :  km  dizaine de m  m  cm  mm
2. À l'aide du tableau du début, donner l'ordre de grandeur du diamètre de la Terre. L'ordre de grandeur de son
rayon est-il le même ? Et celui de la circonférence ?
3. Donner l'ordre de grandeur de l'espérance de vie d'un être humain en France.
4. Donner l’ordre de grandeur du nombre de secondes dans une année.
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Activité 3 Réalisation d'une maquette du système solaire dans le couloir
du lycée
On souhaite réaliser une maquette du système solaire dans le couloir du lycée.
Chaque binôme travaille sur deux planètes données : il doit déterminer les positions des planètes et leurs tailles
dans la maquette.
Pour l'échelle, on choisit d'utiliser la totalité du couloir pour y placer au moins Jupiter. On décide alors que la
distance Jupiter-Soleil vaudra . . . . . . . . . . . . . pour la maquette.
1. En déduire l'échelle et l'indiquer à la façon des géographes : 1:…………
2. A cette échelle, quel doit être le diamètre d'un objet représentant le soleil dans la maquette ? Quel objet
pourrait approximativement convenir ? On placera un tel objet à l'une des extrémités du couloir.
3. Calculer le diamètre de "vos planètes" et leurs distances au soleil dans la maquette.
4. Pour chacune de vos planètes, représenter la planète sur une feuille blanche (si ce n'est pas trop petit)
et indiquer dans le coin en haut à gauche :
 le diamètre réel et le diamètre à l'échelle (ou diamètre réduit) ;
 la distance réelle au soleil et la distance à l'échelle (distance réduite).
On pourra aussi choisir, parmi tous les objets sphériques disponibles, celui qui convient le mieux pour
représenter la planète et l'accrocher à un fil "invisible".
Placement des planètes : vous disposez soit du plan de l'étage du lycée (avec une échelle précisée) soit de
décamètres.
5. Si vous pouvez placer "vos planètes" dans le lycée, faites-le le plus précisément possible.
Sinon, indiquer approximativement, à l'aide de plans ou de cartes, où vous devriez les placer.
Questions d'exploitation
6. a) A quelle distance de l'objet représentant le soleil devrait-on placer à cette échelle l'étoile la
plus proche du soleil (Proxima du Centaure), située à 4,07.1013 km ?
b) Justifier à l'aide de la maquette, et éventuellement à l'aide d'un dictionnaire, l'affirmation
suivante : "le système solaire a une structure lacunaire".
7. a) Le schéma du système solaire représenté dans le document annexe vous semble-t-il "à
l'échelle", c’est-à-dire respectant une même échelle pour toutes les orbites tracées ? Même
question pour le photo-montage à la fin du document annexe, au sujet des distances entre le
soleil et les planètes.

Seconde – Physique partie A- C1- document élève
sesames 3/5 juin 2006
b) Sur le photo-montage, l’échelle a-t-elle été respectée pour les tailles des planètes ?
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sesames 4/5 juin 2006
Activité 4 Temps de parcours de la lumière dans l'univers et application à
la désignation des distances
La vitesse de la lumière dans le vide vaut 3,00.108 m.s-1 (soit environ trois cent mille kilomètres par
seconde).
C’est une vitesse limite : il n’existe pas de vitesse supérieure.
Remarque : la vitesse de la lumière dans l’air est quasiment la même que dans le vide.
1. Donner un exemple courant qui illustre la différence entre la vitesse du son dans l’air et celle de
la lumière.
2. On raisonne sur l'analogie suivante :
 Le TGV, qui va à 300 km.h-1, soit 83,3 m.s-1, correspond à la lumière.
 On cherche un animal possible pour correspondre au son, qui se propage dans l'air à 340
m.s-1.
a. Quelle valeur aurait la vitesse, en m.s-1, de cet animal qui correspond au son.
b. Donner le résultat en cm.h-1.
c. Proposer un animal qui se déplace à cette vitesse.
L’année de lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant une année.
Le symbole de cette unité de distance est a.l..
ATTENTION, l’année de lumière est bien une unité de distance et non de temps…
3. Déterminer la valeur d'une année de lumière en m. 1 a.l. = . . . . . . . . .m.
4. Quel est, en m, l'ordre de grandeur de l'année de lumière.
5. a. Combien de temps (en années) la lumière met-elle pour nous parvenir de Proxima du
Centaure ? (distance entre Proxima du centaure et la Terre = 4,07.1013 km).
b. Quelle est la distance entre la Terre et Proxima du centaure en années de lumière ?
c. A partir de cet exemple indiquer l’intérêt qu’il y a à exprimer les distances des astres en année
de lumière.
6. Combien de temps (en minutes) la lumière met-elle pour nous parvenir du Soleil ? Est-ce que
l'année de lumière est une unité adaptée pour la distance Soleil-Terre ? Proposer une autre unité
plus adaptée.
7. Antarès est une étoile située à 170 années de lumière de la Terre.
a. Combien de temps la lumière émise par Antarès met-elle pour nous parvenir ?
b. Comment est-il possible que certains scientifiques pensent que cette étoile s'est déjà
éteinte alors qu'elle est encore visible dans le ciel ?

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sesames 5/5 juin 2006
Document annexe LES COMPAGNONS DU SOLEIL
La nuit, des milliers d’étoiles
scintillent dans le ciel. Toutes ces
étoiles font partie de notre galaxie, la
voie lactée. Le soleil, vieux de 5
milliards d'années environ, est une
étoile parmi elles. C’est l'étoile la
plus proche de la Terre. Autour de lui
gravitent neuf planètes dont la Terre.
Comme la Terre, toutes les planètes
tournent sur elles-mêmes. Eclairées
par le soleil, elles nous renvoient une
partie de la lumière quelles reçoivent
et brillent dans le ciel. La plus connue
est Vénus, appelée improprement
" étoile du berger ". Contrairement
aux étoiles qui, chaque soir, se
retrouvent à la même place dans le
ciel, la position des planètes change,
d’où leur nom : planète signifie
« astre errant » en grec.
Les neuf planètes du système solaire
sont, de la plus proche à la plus
éloignée : Mercure, Vénus, Terre,
Mars, Jupiter, Saturne, Uranus,
Neptune et Pluton. Toutes ces
planètes se déplacent sur des orbites
pratiquement circulaires. Seule la Terre
fait un tour complet du soleil en 365 jours.
Les planètes du système solaire, sauf
Pluton, sont divisées en deux grandes
catégories.
On appelle planètes telluriques les
planètes qui ressemblent à la Terre
comme l'appellation le suggère (tellus =
terre, en latin). Mercure, Vénus, la Terre
et Mars sont ainsi toutes constituées d’une
matière rocheuse et leur surface est solide.
Leur taille n’est pas très importante et
elles ne possèdent pas beaucoup de
satellites (Mars en a deux, la Terre, un
seul). Elles circulent sur des orbites
relativement proches du soleil.
On appelle planètes géantes gazeuses les
quatre planètes largement plus grande et
plus lourde que la Terre : Jupiter, Saturne,
Uranus et Neptune. Jupiter, par
exemple, est onze fois plus grande que
la Terre et mille fois plus lourde. Ces
planètes sont essentiellement constituées
de gaz, et leur surface n’est pas dure.
Entourées d’anneaux et possédant de
nombreux satellites, elles circulent à des
distances du soleil plus importantes que
les planètes telluriques.
Pluton est un gros caillou dont le statut est
entre planète et astéroïde.
ou sur fond blanc :