correction

DS n°1
Exercice n°1 :
1) La couleur de la nébuleuse.
a) La source d’énergie est le rayonnement des étoiles chaudes.
b)
c) Pour passer de l’état fondamental à l’état de ionisation, le rayonnement doit apporter une énergie
E = E - E1 = 13,6 eV
hc
hc 6,63.10-34 x 3,00.108
Or E =
soit 1 = =
= 91,4 nm
E
13,6 x1,60.10 -19
1
Il est dit dans le texte que les 4 éantes émettent d’intenses rayonnement UV qui ionise les atomes
d’hydrogéne.
1 correspond bien à ce type de rayonnement !
2) Image de la nébuleuse dans l’infrarouge.
a) La lumière est renvoyée dans toutes les directions.
b) L’image est prise en infrarouge, lumière invisible pour l’oeil. L’image est restituée en fausses couleurs.
c) Le nuage est beaucoup plus visible sur la photographie c ; il apparaît beaucoup plus d’étoiles sur la
photographie d.
Sur la photographie c, les étoiles situées à l’intérieur du nuage sont dissimulées par celui-ci.
Sur la photographie d, le nuage de gaz n’émet probablement pas (ou peu) dans le domaine infrarouge
concerné. De plus, les infrarouges ne sont pas diffusés et le rayonnement infrarouge des étoiles cachées par la
poussière dans le domaine visible peut traverser celle-ci.
d) Daprés la loi de Wien, un corps chaud émet des rayonnements de faible longueur d’onde . Ces étoiles
sont trop froides pour émettre dans le domaine visible ; leur rayonnement thermique se produit
dans l’infrarouge, de longueur d’onde plus grande, elles sont visibles sur la photographie d.
e) Les photos en IR car ces derniers sont absorbés par l’atmosphère terrestre ce qui rend leur détection
compliquée contrairement aux rayonnements visibles qui eux ne le sont pas ou quasiment pas.
3) La formation des étoiles
a) La première phase est la contraction de la matière due à l’interaction gravitationnelle.
b) L’énergie produite par une étoile en activité est due à la fusion nucléaire.
c) Pour que la fusion nucléaire puisse se produire, il faut que la température dépasse 10 MK.
Exercice n°2 : Déterminer la célérité du son dans l’eau
1) Les ondes ultrasonores sont :
Progressives : car elles se déplacent dans la matière.
Longitudinales : Car la direction de la déformation créée est parallèle à la direction de propagation de l’onde.
2)  représente la durée séparant la réception du son par les deux récepteurs.
3) Le son va plus vite dans l’eau que dans l’air donc le signal reçu en premier ( trace n°2) correspond au
son ayant voyagé dans l’eau donc la voie B.
4)  = 0,25.10-2 s.
5) a)  = tair - teau
2L
2L
1
1
b)  =
= 2L (
–
)
.–
Vair Veau
Vair
Veau
2LVair
soit Veau =
2L-Vair
2 x 55.10-2 x 340
c) Veau =
= 1,5.103m.s-1
2 x 55.10-2 -0,25.10-2 x 340
6) La valeur attendue est de 1,6.103 m.s-1. Compte tenu du positionnement des pointillés sur
l’enregistrement, l’incertitude U() est estimée à 0,0002s.
a) U(vair ) et U(L) sont déterminées en prenant à la moitié du dernier chiffre significatif :
d’où U(vair ) = 0,5 m/s et U(L) = 0,5cm
U(Vair ) 0.5
b)
=
= 0,1%
340
vair
0.0002
U(
U(L ) 0.5
= = 0,9% et
=
= 8%
55
0,25.10-2
L

c) la grandeur principalement responsable de l’écart entre Veau attendue et celle mesurée est le retard

d) Il faut refaire plusieurs fois les mesures de  et en faire une moyenne.
Exercice n°3 :
Niveau sonore pour l’ensemble des violons :
I
1) L = 10 log ( ) avec L en dB et I en W.m-2
I0
2)
(L1/10)
Soit I1 l’intensité sonore d’un violon : I1 = I0 x10
= I0 x107
Soit I10 l’intensité sonore des 10 violons : I10 = 10I1 car les intensités sonores s’additionnent.
L10 = 10 log ( I10/ I0) = 10 log( 10I1 / I0 ) = 10 log ( 10 I0 x107 / I0 ) = 10log ( 108) = 80 dB
3) Soit n le nb de violons :
Lseuil = 10 log (Iseuil /I0 ) = 10 log ( n I1/I0)
(Lseuil/10)
donc n = I0 x10
/ I1 = I0 x10(11)/ I0
Le séisme :
x107 = 104 violons
Sur l’échelle de Richter, la magnitude M d’un tremblement de Terre , d’amplitude ymax (en m) relevée à une
y
certaine distance de l’épicentre est donnée par la relation : M= log( max ) ou y0 est l’amplitude d’un séisme
y0
de référence (en m) .
4) Ce sont les ondes P car les ondes sonores sont également des ondes de compression et dilation de l’air
5) On note R1 la première réplique , R2 la deuxième et R3 la troisième.
y (séisme)
a) M1 = log ( max
)
y0
b)
y (séisme)
on a M1 = log ( max
) et M(Rn) = log ( ymax (Rn) /y0 )
y0
y (R )
y (séisme)
y (R )
y0
M(Rn) - M1 = log ( max n ) - log ( max
) = log ( max n x
)
y0
y0
y0
ymax(séisme)
y (R )
= log ( max n )
ymax(séisme)
y (R )
Soit M(Rn) = M1 + log ( max n )
ymax(séisme)
c) M(R1 ) = 6,3 + log (3.6/12) = 5,8
M(R2 ) = 6,3 + log (1.1 /12) = 5,3
M(R3 ) = 6,3 + log (1,0/12) = 5,2
6) Le séisme de plus grande magnitude connue ( M2 = 9,5 sur l’échelle de Richter) au siècle dernier est
celui qui a frappé le chili en 1960. Sachant que l’énergie libérée E par un séisme , au foyer, est relié à
sa magnitude par la relation : log E = 1,5 M+4,32, comparer les énergie E1 du séisme qui a eu lieu en
Italie à l’énergie E2 du séisme qui a eu lieu au Chili.
log E1 = 1,5 M 1 +4,32,
log E2 = 1,5 M 2 +4,32,
log E2 - log E1 = 1,5 ( M 2 - M 1 )
log (E2 / E1 ) = 1,5 ( M 2 - M 1 ) = 1,5 ( 9,5 – 6,3)
E2 / E1 = 6,3.104 donc E2 est environ 100 000 plus grande que E1 !!!