Diapositive 1
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Les grandeurs, les dimensions des objets de l'Univers. Les puissances de dix Objets de dimension subatomique les quarks 10 -15 mètre = 1 femtomètre = 0,000 000 000 000 001m C'est la taille des protons et des neutrons . Quark Down d Up u Strange s Charmed c Bottom b Top t Fraction de charge -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 Ces particules du noyau atomique sont elles même composées chacune de 3 quarks qui sont les particules élémentaires. Les quarks sont considérés comme ponctuels. Le proton et le neutron sont formés de l’association de 3 quarks Objets de dimension atomiques 10 -10 m = 100 picomètres Ordre de grandeur des atomes : de 150 à 300 pm de rayon (anciennement les physiciens nommaient la distance de 100 pm = 1 Angström) Pourquoi le dessin ci-dessus est-il est une représentation « naïve » ? Objets de taille nanométrique 10 -9 mètre = 1nanomètre (nm) = 0, 000 000 001 m • Largeur de la double hélice d' A.D.N. 2 nm • Le « moteur » ci-dessous peut tourner à 30 t/s sous l’effet d’un champ électrique. Le rotor est accroché sur un nanotube de carbone de 3nm de diamètre (University of California, Berkeley 2003) 500 nm EXERCICES: • Pourquoi parle-t-on de nanotechnologies pour désigner des techniques avancées de fabrication en micro-mécanique ou en micro-biologie ? • La longueur d’onde de la lumière visible est située entre 400 nm (violet) et 800 nm (rouge), pourquoi ne peut-on pas visualiser des objets nanométriques avec un microscope optique? Objets de taille microscopique vus au microscope électronique Détail d’une partie d’un animal que vous connaissez bien ! 10 -7 mètre = 0,1 micromètre Objets de taille microscopique vus au microscope électronique Détail agrandie 10 fois par rapport à la photographie précédente d’une partie d’un animal que vous connaissez bien ! 10 -6 mètre = 1 micromètre = 1µm Objets de taille microscopique vus au microscope électronique 10 -5 mètre = 10 mm • Entre des facettes se trouvent des cils qui donnent à cet animal des informations tactiles • Les facettes sont des capteurs de lumière dans le domaine du visible et de l’ultraviolet (Longueur d’onde de la lumière visible entre 0,4 et 0,8 mm ; ultraviolet l< 0,4mm) Objets de taille microscopique vus au microscope électronique 10 -4 mètre = 100 mm L’oeil de cet animal est composé de centaines d’yeux plus petits. Chaque facette est une petite lentille tapissée de cellules sensibles à la lumière. Objets de taille microscopique vus au microscope optique 10 -3 mètre = 0,001 mètre = 1 mm L’oeil de cet animal est composé de centaines de facettes Objets macroscopiques* 10 -2 mètre = 1cm = 0,01 mètre *macroscopique= qui peut être vu à l’œil nu. Objets macroscopiques 10 -1mètre = 0,1 mètre Objets macroscopiques 10 0 mètre = 1 mètre Objets macroscopiques 10 1 mètres = 10 mètres Objets macroscopiques 10 2 mètres = 100 mètres Objets macroscopiques vue aérienne LHC 10 km LEP 10 4 mètres = 10 km Une vue du C.E.R.N. où, après le LEP, se trouve en construction: le LHC ( Large Hadron Collider fin prévue en 2007) 10 km Objets macroscopiques Image prise par un satellite 10 5 mètres = 100 km LHC Echelle : Département/ Région Objets macroscopiques Image prise par un satellite 10 6 mètres = 1 000 km LHC Echelle : Pays La Terre planète du système solaire Rayon de la Terre : environ: 6,4 x106 mètres ( Rayon équatorial 6 378 km ) 10 7 mètres = 10 000 km Echelle : Continent 10 000 km EXERCICE: • Combien mesure la circonférence de la Terre à l’équateur en km? • Commentez la définition historique du mètre comme la « dix-millionième partie du quart du méridien terrestre » ( ARAGO XVIIIème siècle) Le couple Terre-Lune dans le système solaire 10 9 mètres = 1 000 000 km La Lune en orbite elliptique autour de la Terre. La Lune est située à environ 385000 km de la terre Le système solaire 10 13 mètres = 10 000 000 000 km Le système solaire. Seule l’orbite de Pluton, qui n’a plus le titre de planète, est hors de l'image. Utilisation de distances exprimées en unité astronomique (u.a) La banlieue du système solaire ceinture de Kuiper et Nuage de Oort 10 16 mètres = 100 000 000 000 km Notre système solaire est entouré d’un halo de matière sombre. Des milliards d’objets de quelques mètres à plusieurs centaines de km de diamètre gravitent très lentement autour du soleil avec des trajectoires chaotiques. (Certains d’entre eux sont des comètes.) 1016 mètres Utilisation de distances exprimées en année lumière (a.l) Notre galaxie (du grec « galaktos ») 10 20 mètres = 100 000 000 000 000 000 km Notre galaxie : La Voie Lactée Soleil C 10 20 mètres Notre Univers proche : un amas de galaxies 10 23 m Si nous nous trouvions à plus de dix millions d'années de lumière de la Terre, nous verrions à peu près ceci : notre galaxie au milieu d’un amas de galaxies. (Image prise par le satellite Hubble.) 1023 m Le diaporama provient en partie du CERN, (http://microcosm.web.cern.ch/microcosm/P10/english/welcome.html) certaines images ont été changées ou ajoutées (micromoteur de 500nm de Berkeley , galaxies : NASA , orbites du systeme solaire CELESTIA...)
