Word 2007

TP1
À la découverte de l’Univers
Objectifs de la séance :
-
Décrire et mesurer les objets de l’Univers ;
Déterminer l’ordre de grandeur d’une mesure ;
Utiliser l’année de lumière comme unité de mesure ;
Étudier la composition du système solaire.
Ordre de grandeur d'un nombre

Pour écrire l'ordre de grandeur d'une dimension, on donne la puissance de 10 supérieure au nombre étudié,
lorsque celui-ci est supérieur ou égal à 5  10n, sinon on donne la même puissance de 10 que celui-ci.
Exemples :
8,64 × 104
9,12 × 10-2
1,52 × 104

Ordre de grandeur
105
10-1
104
Pour comparer des ordres de grandeurs, les grandeurs à comparées doivent être exprimées dans la même
unité (généralement l’unité légale).
1. Les dimensions dans l’Univers
La Terre
Les quarks
Une molécule
Une galaxie
Un lecteur MP3
Un atome
Une cellule
Un cil
Un gratte-ciel
Un acarien
Le noyau d’un atome
Le système solaire
Questions
Q1. Classez les 12 objets, photographiés ci-dessus, du plus petit au plus grand en vous aidant éventuellement
d’internet.
Q2. À partir du tableau ci-dessous, retrouvez la dimension de chaque objet photographié :


12 750 km
10–15 m


1021 m
0,2 mm


12 milliards de km
1 nm


500 m
10–10 m


10–18 m
3  10–4 m


10 cm
10 µm
Q3. Convertissez en mètre (symbole : m) les dimensions du système solaire, de la Terre, de la molécule et de la
cellule, en utilisant l’écriture scientifique.
Q4. Donnez un ordre de grandeur (en m) des dimensions de ces mêmes objets.
2. Le système solaire
Ouvrir la vidéo « Voyage au cœur du système solaire »
Vous pouvez vous aider de l’animation « Le système solaire »
Questions
Q5. Représentez sur un axe gradué en puissance de 10, les 8 planètes du système solaire ainsi que le Soleil (placé
à l’origine de l’axe). Les distances seront prises en unité astronomique, noté ua (1 ua = 150 000 000 km).
Pour représenter des objets très petits ou très grands à l’échelle humaine, il suffit des les représenter avec une
échelle adaptée.
Le rayon d’un noyau de l’atome d’hydrogène est rH = 1,0  10–15 m. Son électron se trouve le plus souvent à une
distance d = 5,3  10–11 m du noyau.
Q6. Si on devait utiliser une balle de ping-pong (rayon : R = 2,0 cm) pour représenter le noyau et une bille pour
représenter l’électron, à quelle distance de la balle faudrait-il placer la bille ?
Q7. Si la balle de ping-pong devait représenter la Terre, à quelle distance faudrait-il placer la bille représentant la
Lune ? A quelle distance de la Terre serait alors le Soleil ?
3. Conclusion
Pourquoi peut-on dire que l’Univers, tant à l’échelle de l’atome qu’à l’échelle cosmique, à une structure lacunaire ?
CORRECTION
1. Les dimensions dans l’Univers
Q1. Classement du plus petit au plus grand :
Les quarks  le noyau de l’atome  un atome  une molécule  une cellule  un acarien  un cil  un lecteur
MP3  un gratte-ciel  la Terre  le système solaire  une galaxie.
Q2. Dimensions de chaque objet :
Q3. Conversions des dimensions :


12 milliards de km = 12 000 000 000 000 m = 1,2  1013 m
12 750 km = 1,275  107 m
Planète
Distance moyenne
du Soleil (millions de km)
Distance moyenne
du Soleil (ua)
Mercure
Vénus
Terre
Mars
Jupiter
Saturne
Uranus
Neptune
57,9
108,2
149,6
227,9
778,3
1 427,0
2 877,38
4 497,07
0,39
0,72
1
1,52
5,2
9,5
19,2
30
Q6. Il faut utiliser la proportionnalité :
Longueur réelle
rH = 1,0  10–15 m
d = 5,3  10–11 m
Longueur à l’échelle
R = 2,0 cm
D=?
Si une balle de ping-pong représentait le noyau de l’atome d’hydrogène, la bille représentant l’électron devrait se
situer le plus souvent dans une sphère de rayon :
D
dR
rH
A.N. : D = 1,1 × 105 cm = 1,1 km.
Q7. Si une balle de ping-pong représentait la Terre, la bille représentant la Lune devrait se situer à une distance (on
note RT le rayon de la Terre et DT-L la distante Terre-Lune) :
Longueur réelle
RT = 6,4 × 103 km
DT-L = 3,8 × 105 km
dT-L 
Longueur à l’échelle
R = 2,0 cm
dT-L = ?
DT-L  R
RT
A.N. : dT-L = 1,2 m.
Pour le Soleil (on note RT le rayon de la Terre et DT-S la distante Terre-Soleil) :
Longueur réelle
RT = 6,4 × 103 km
DT-S = 1,5 × 108 km
dT-S 
Longueur à l’échelle
R = 2,0 cm
dT-S = ?
DT-S  R
RT
A.N. : dT-S = 468,75 m.
3. Conclusion
De l’atome jusqu’à l’échelle cosmique, le remplissage de l’espace par la matière est lacunaire car l’espace est
essentiellement occupé par du vide.
Sources de l’activité
Activité n°1 p242 (BORDAS 2nd, Collection E.S.P.A.C.E Lycée)
Activité n°2 p107 (NATHAN 2nd, Collection SIRIUS)
Activité n°2 p239 (BELIN 2nd, Collection Parisi)