doc - RPN

Nom, Prénom, classe : ...................................................................................................................
Lycée Denis-de-Rougemont
Neuchâtel et Fleurier
Examen de maturité
Session de juin 2004
Option complémentaire Physique
Pour obtenir la note maximale, il faut résoudre complètement
six questions sur les sept qui sont proposées.
Toutes les questions ont le même poids et la note sera
calculée au moyen des six questions clairement choisies. La
question écartée ne rentre pas dans le décompte de la note.
La solution de chaque question est à transcrire directement
sous l'énoncé.

Question 1 :
a) Calculer la distance à laquelle la Terre devrait se trouver du Soleil dont la puissance
est de 3,85·1026 W pour être en équilibre de rayonnement à sa température moyenne
de 15 °C si elle était un parfait corps noir.
b) En réalité, la Terre est un peu plus éloignée du Soleil. Expliquer, sans calcul, mais aussi
précisément que possible les autres phénomènes physiques influençant la température
moyenne de la Terre en précisant bien dans quel sens ils l’influencent.

Question 2 :
De l’air dont le volume initial vaut 1 km3 et la température initiale 30 °C passe de l’altitude 0 m
à l’altitude 3000 m (utiliser le graphique de la table pour la pression atmosphérique).
a) En considérant l’air comme un gaz parfait et en supposant que le processus est
adiabatique, calculer son volume et sa température à 3000 m d’altitude.
b) En supposant que cet air contienne une humidité relative de 50 % au départ, calculer la
quantité (masse) d’eau liquide qui se sera formée à 3000 m d’altitude.

Question 3 :
On observe en provenance d'une galaxie lointaine qu'une des raies du sodium, dont la longueur
d'onde mesurée en laboratoire est de labo = 588.99 nm, a une longueur d'onde de
observée = 606.30 nm.
a) Déterminez la vitesse de récession de cette galaxie
b) En utilisant la loi d'Hubble, calculez la distance à laquelle elle se trouve de nous. La
réponse est à donner en AL.
c) La galaxie a un diamètre apparent d'environ 1.3 minute d'arc. Déterminez alors ses
dimensions. Réponse en AL.

Question 4 :
Un astéroïde se trouve à égale distance des orbites de Mars et Jupiter (considérer les demi-
grands axes des orbites).
a) Calculez sa période de révolution autour du Soleil. La réponse est à donner en années
terrestre.
b) Son éclat est d'environ 2·10–12 W/m2. L'œil a un diamètre de pupille de 5 mm et une
sensibilité maximale lui permettant de détecter des astres ayant un éclat valant 0.001
fois l'éclat de Sirius. Calculez le diamètre minimal de l'objectif d'un télescope qui nous
permette de voir cet astéroïde.