Phys1

2nd Phys1 Cours
Notre Univers
Vers l’infiniment petit.
1. Les atomes.
La matière, en général, est constituée de très petites particules appelées atomes : ce sont « les briques
élémentaires » de la matière.Un atome est constitué d’un noyau et d’un nuage électronique. Le noyau de
l’atome situé au centre a pour ordre de grandeur 1 fm soit 10 -15 m. Les dimensions de l’atome sont de l’ordre de
0,1 nm soit 10-10 m.
I-
Application1 : Le rayon de l’atome d’hydrogène vaut Ra= 5,3.10-11 m et le rayon de son noyau vaut
Rh= 1,2.10-15 m. En supposant le rayon du noyau représenté par une longueur de 1 m, par quelle longueur
devrait-on représenter le rayon de cet atome. (Calcul du rapport). Conclure sur la structure de l’atome.
Ra/Rh= 5,3.10-11/ 1,2.10-15 = 4,4.104 pas d’unité.
Donc le rayon de l’atome est 4,4.104 plus grand que le rayon du noyau, si on a Rh= 1 m alors Ra= 44000 m
soit 44 km. Entre le noyau et la sphère de 44 km (atome) il existe un énorme vide !
On dit que les atomes ont une structure lacunaire : un noyau très petit au centre séparé de l’ensemble des
électrons par beaucoup de vide.
Ex : Si on représente un atome par un stade alors le noyau serait une tête d’épingle au centre du terrain.
2. Molécule ou cellule.
Les dimensions des molécules sont de l’ordre de 1 nm soit 10-9 m (pour les plus petites)
Les dimensions des cellules, structure de base de la matière vivant, est de l’ordre du μm soit 10-6 m.
IIVers l’infiniment grand.
Au-delà des dimensions de la Terre (rayon = 6,4.102 km) nous allons vers l’infiniment grand.
1. Le Système solaire.
Il est constitué d’une étoile, le Soleil, autour duquel gravitent 9 planètes, des comètes et des astéroïdes.
Le Soleil se situe à 150 000 000 de km, distance prise comme unité de longueur en astronomie :
1 unité astronomique = 1 U.A = 1,5.108 km = 1,5.1011 m
Pluton, la « planète » la plus éloignée, est située à 35 UA du Soleil : Le système solaire, comme l’atome, a une
structure lacunaire.
2. Le domaine interstellaire.
Les étoiles, autre que le Soleil, se situent à des distances considérables de la Terre : l’étoile la plus proche du
Système Solaire, Proxima du Centaure, se situe à 40 mille milliard de km, soit 265 000 U.A, ou encore 4,3 a.l.
car pour exprimer ces distances énormes on utilise une autre unité ; l’année de lumière (a.l.).
L’année de lumière est la distance parcourue par la lumière en une année : 1 a.l. = 9,46.1015 m = 1016 m
Application3 : Retrouver cette valeur.
3. Le domaine galactique.
Les étoiles sont pour la plupart regroupées en galaxie. Notre Galaxie, dont le système solaire fait partie,
regroupe environ 100 milliards d’étoiles. Vue de la Terre, on l’appelle la Voie Lactée (voir photos p15)
4. L’univers.
En 1923 Edwin Hubble montre l’existence d’autres galaxie : l’Univers est constitué de centaines de milliards de
galaxie. La plus proche de la nôtre est le Grand Nuage de Magellan situé à 165 000 a.l. (visible depuis
l’hémisphère sud)
Grâce au télescope Hubble nous pouvons observer l’Univers jusqu’à une distance de 15 milliards d’a.l.
L’espace entre les étoiles et les galaxies est surtout constitué de vide : comme pour l’atome, la matière a une
structure lacunaire.
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Voir Activité2 pour un exemple d’échelle des longueurs de l’Univers.
Voir Activité3 « Une comète risque-t-elle de rencontrer la Terre »
Exercices : fiche