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Classe de seconde
Physique
Thème abordé : La lumière dans
L'univers
Pré-requis :
✔Unité de longueur
✔Conversion
✔Écriture scientifique
✔Chiffres significatifs
✔Ordre de grandeur
Rappel leçon : l'année lumière
Exercice 1
Cet exercice a pour but de mesurer la distance nous séparant de trois astres connus : la Lune,
le soleil et Proxima du Centaure étoile la plus proche du Soleil.
1) La Lune
Lors des missions lunaires, des miroirs ont été placés sur la Lune. Pour mesurer la distance
nous séparant de celle ci, les astronomes envoie un puissant faisceau laser qui se réfléchit sur les
miroirs et revient à l'observatoire.
a) Rappeler la relation entre la distance parcourue, le temps de parcours et la vitesse
de la lumière.
b) Déterminer la distance parcourue par la lumière lors de ce trajet sachant que la
vitesse de la lumière c = 2,99792458 . 108 m/s. Et que la durée d'un aller retour de la lumière est de
Δt = 2,56442 s.
c) Déterminez alors en kilomètre puis en mètre la distance séparant la Terre de la
Lune. Donner cet distance en année-lumière. Est ce pertinent ?
d) Vous souhaitez aller pique-niquer avec votre amie sur la surface de la Lune. Pour
cela vous vous munissez d'une nappe Vichy, de tomate cerise et de votre moyen de locomotion
favori : votre scooter. Sachant que celui ci a une vitesse maximum de 50 km/h, combien de temps
vous faudrait il pour parcourir la distance Terre Lune ?
2) Le Soleil
d) Sachant que la lumière du soleil met environ 8,3 min pour nous parvenir, quel est
la distance nous séparant du Soleil ? Donnez son ordre de grandeur.
e) Donnez cette distance en année-lumière. Est ce pertinent ?
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f) Selon le calendrier Maya, la fin du monde est annoncée le 21 décembre 2012. Si le
soleil explose à cette date à midi pile, à quel heure observerions nous son extinction à la surface de
la Terre ? Justifiez la phrase : « Voir loin c'est voir dans le passé »
3) Proxima du Centaure
g) L'étoile Proxima du centaure est une naine rouge. Elle se situe à 4,4 année lumière
de la Terre. Que vaut sa distance en km.
h) Imaginons que vous souhaitiez cette fois ci rejoindre Proxima du Centaure grâce à
un avion de chasse Rafale. Celui ci voyage à une vitesse maximale de 2203 km/h. Quel serait la
duré de ce voyage ? Et en scooter ?
Rappel leçon : Le spectre des étoiles
Exercice 2
Voici le profil spectral d'une étoile. L'allure globale de ce profil spectral est représentée en
pointillés.
1) Évaluez la longueur d'onde associée au maximum.
2) Wien, Physicien Allemand et prix Nobel en 1911, établi une loi qui relie la température
d'une étoile à la longueur d'onde du rayonnement d'intensité maximum émise par celle-ci. Cette loi
est de la forme :
Θ=2,9×106
λmax
−273
Calculez la température de surface de l'étoile. Cette étoile est elle jugée chaude ou froide ?
3) A quoi sont dus les minimas d'intensité lumineuse représentés en vert sur le profil
spectral ?
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