Correction de l`exercice

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Chapitre 1 : Présentation de l'Univers (et compléments : Calculs et écriture d'un
résultat)
Correction de l’exercice n°1 : Autre système planétaire
1) Ce système est lacunaire.
2) a) Voir cours.
b) On a 1 a.l. qui correspond à 9,46×1015 m, donc, en posant un produit en croix, on a :
1 a.l. → 9,46×1015 m
? a.l. → 1,231×1018 m
d=
1,231×1018
9,46×1015
= 130 a.l.
c) Non, l’étoile se trouve à une très grande distance de la Terre, soit à 130 a.l., la lumière mettra donc
130 années pour nous parvenir et l’image ne sera pas actuelle.
Correction de l’exercice n°2 : Un astre inconnu…
1) Oui, Cérès est un astéroïde, il circule d’après le texte « entre Mars et Jupiter » et il « tourne autour du
Soleil ».
2) Le rayon vaut 5,1×105 m, l’ordre de grandeur vaut donc 106 m, soit 106×10-2 = 104 hm.
3) m = 0,60×1019 Mg = 0,60×1019×106 g = 0,60×1025 g.
En notation scientifique, on a : m = 6,0×1024 g.
4) La masse totale des astéroïdes m correspond au millième de la masse de la Terre, donc : mT =
m×1,0×103 = 6,0×1027 g, soit mT = 6,0×1024 kg.
Correction de l’exercice n°3 : Détermination de la distance entre la Terre et la Lune
1) Entre la Terre et la Lune, on considère qu’il n’y a que du vide et de l’air (atmosphère de la Terre). Or,
dans le vide ou dans l’air, la lumière se propage en ligne droite.
2) a) t possède 5 chiffres significatifs. t = 0,25580×107 µs = 0,25580×107×10-6 s = 0,25580×101 s.
En notation scientifique, on a : t = 2,5580×100 s.
b) La durée chronométrée correspond à l’aller-retour de la lumière laser entre la Terre et la Lune,
donc la durée à considérer pour calculer D vaut : t’ = t/2 = 2,5580/2 = 1,2790 s.
D = c×t’ = 3,00×108×1,2790 = 3,84×108 m.
c) D = 3,84×108 m = 3,84×105 km. L’ordre de grandeur de D vaut donc 105 km.
Chapitre 2 : Etude des étoiles
Correction de l’exercice : Le spectre de Sirius A
1) Les graduations au dessus du spectre correspondent aux valeurs de longueur d’onde (λ) des radiations
du spectre. L’unité de la longueur d’onde est ici le nanomètre (nm).
2) Non, toutes les radiations de ce spectre ne sont pas visibles (malgré la coloration « abusive » du
document…). On ne peut pas observer les radiations dont la longueur d’onde est supérieure à 800 nm.
3) Les deux étoiles n’ont pas la même température de surface (de photosphère). Sirius A a un spectre qui
possède plus de radiations que le spectre de Bételgeuse du côté des radiations violettes. Les radiations
les plus lumineuses ont des longueurs d’onde plus faibles sur le spectre de Sirius A que sur le spectre
de Bételgeuse (radiations plus décalées vers le violet).
4) Ces spectres possèdent des raies noires car la lumière issue des étoiles (produite au niveau de la
photosphère) va traverser leur atmosphère (chromosphère) où des gaz vont absorber certaines
radiations : d’où les absences de lumière. Il s’agit d’un spectre d’absorption de raies.
5) Pour la raie noire n°4, on détermine avec le spectre une longueur d’onde λ comprise entre 650 et 660
nm. En mètres, λ est comprise entre 650×10-9 et 660×10-9 m, soit entre 6,50×10-7 et 6,60×10-7 m. Or,
la seule longueur d’onde correspondant à cet intervalle est associée à l’hydrogène (6,56×10-7 m) sur le
tableau. Le gaz est donc l’hydrogène et elle se trouve dans l’atmosphère de Sirius A à l’état gazeux.
La pression de ce gaz est faible.
6) On a dans l’ordre : lampe à vapeur d’hydrogène (car état gazeux), éventuellement fente et/ou lentille
convergente), prisme (ou réseau) et écran blanc.
Chapitre 3 : La matière de l’Univers
Correction de l’exercice : Un atome inconnu
1) a) Il s’agit de l’électron.
b) L’ensemble des électrons (au nombre de 4) a une charge q valant – 6,40810-19 C et chaque
électron a une charge valant –e, donc : q = 4(-e) et e = -q/4 = 6,40810-19/4 = 1,60210-19 C.
2) La structure électronique vaut (K)2(L)2.
3) La charge électrique d’un atome est nulle.
4) Les particules colorées en noir sont des protons, car il y a autant de protons que d’électrons dans un
atome (électriquement neutre), en raison de leur charge opposée. Comme il y a 4 électrons, il y a 4
protons dans le noyau. Les particules blanches sont donc des neutrons (les autres composants du
noyau).
5) La représentation symbolique est AZX. Le numéro atomique Z correspond au nombre de protons, donc :
Z = 4 et il s’agit d’un atome de béryllium. Comme il y a 9 nucléons dans le noyau du schéma, on a : A
= 9 et la représentation symbolique est 94Be avec le symbole Be.
6) La masse du noyau de l’atome correspond presque à la masse totale de l’atome (masse des électrons
négligeable devant celle des nucléons), donc :
m = mnoyau = Zmproton + (A – Z)mneutron = 41,67310-27 + (9 – 4) 1,67510-27 = 1,50710-26 kg =
1,50710-23 g.
Chapitre 4 : Les éléments chimiques
Correction de l’exercice : Réaction entre l’eau de Javel et une solution concentrée en ammoniac
1) Le pictogramme 2 signifie irritant, nocif (allergène).
ballon de
2) Les étapes sont :
pipette Pasteur
baudruche
ballon à fond
plat
et
eau de Javel
erlenmeyer
bécher
solution concentrée
d’ammoniac
3) Il faut manipuler la solution d’ammoniac avec des gants et des lunettes de protection, sous une hotte
aspirante.
4) Oui, l’élément chimique hydrogène (H) est présent au départ dans l’ammoniac (NH3) et à la fin dans
l’eau (H2O).
5) a) Ce type d’atome possède 6 électrons sur la couche externe. La structure électronique est donc :
(K)2(L)6.
b) Il appartient à la famille des halogènes.
c) Les différents atomes sont des isotopes. Ces atomes n’ont pas la même masse, car ils n’ont pas le
même nombre de neutrons (et donc de nucléons).
Chapitre 5 : La gravitation
Correction de l’exercice : Sirius A et Sirius B
1) MSiriusA = 2,1×MSoleil = 2,1×1,99×1033×10-3 = 4,2×1030 kg et MSiriusB = 0,98×MSoleil =
0,98×1,99×1033×10-3 = 2,0×1030 kg.
2) D = 4,50×107 hm = 4,50×107×102 m = 4,50×109 m.
3) La notation de cette force est par exemple : FA/B.
Le point d’application est le centre de gravité de Sirius B (GB) ; la direction est la droite reliant les
centres de gravité des 2 étoiles (GAGB) ; le sens est : vers GA et la valeur vaut :
6,67×10-11×4,2×1030×2,0×1030
G×MSiriusA×MSiriusB
=
= 2,8×1031 N
FA/B =
(4,50×109)2
D2
4) On peut choisir comme échelle : 1 cm  1×1031 N et faire un vecteur de 2,8 cm.
Le schéma est le suivant :
GA
FA/B
GB
Sirius B
Sirius A
5) Oui, Sirius B exerce une force sur Sirius A, car ces deux étoiles possèdent une masse, elles s’attirent
mutuellement.
6) a) On peut l’appeler le poids de l’objet de masse M (sur Terre).
b) Si la valeur de la force d’attraction gravitationnelle qui s’exerce sur l’objet de masse M est
3,500×103 fois plus petite que la valeur de celle qui s’exercerait à la surface de Sirius B, cela veut dire
que l’intensité de la gravité sur Sirius B est 3,500×103 fois plus grande que celle de la Terre (en effet,
la masse de l’objet ne change pas), donc :
gSiriusB = 3,500×103×gTerre = 3,500×103×9,81 = 3,43×104 N/kg (ou PSiriusB = 3,500×103×PTerre soit
M× gSiriusB = M× gTerre et on simplifie ensuite par M).
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