Correction

L'univers C1 Correction DS n°1
DEVOIR SURVEILLE - SCIENCES PHYSIQUES
Version 1
Toutes vos réponses doivent être correctement rédigées et justifiées.
Quelques dimensions de notre univers
1. En utilisant l'écriture scientifique, exprimer en mètre les longueurs suivantes :
•longueur d'une cellule : 14 μm = 1,4.10-5 m 105
•longueur d'une molécule d'ADN : 3 nm = 3.10-9 m 10-9
•diamètre d'un balle de golf : 42,7 mm = 4,27.10-2 m 10-2
•hauteur de la tour de Pise : 56 m = 5,6.101 m 102
•distance Annonay-Lyon : 75,2 km = 7,52.104 m 105
2. Indiquer l'ordre de grandeur de chacune de ces longueurs.
Données :
•1 μm = 10-6 m
•1 nm = 10-9 m
Nébuleuse du Crabe
La nébuleuse du Crabe est située à une distance d = 5,86.1019 m de la Terre.
1. Exprimer la distance d en année-lumière.
Distance en a.l. Distance en m
1 9,46.1015
d ? 5,86.1019
On en déduit :
d=5,86.1019
9,46.1015 =6,19.103a.l.
soit environ 6190 année-lumières.
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Donnée à la fin de l'exercice
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2. Rappeler la définition d'une année-lumière.
Une année lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année.
3. En quelle année la lumière de la nébuleuse du Crabe, observée en 2014 par un
astronome, a-t-elle été émise ?
La nébuleuse du crabe se trouvant à environ 6190 année-lumières, la lumière émise par la
nébuleuse du crabe à mis 6190 ans pour parvenir à la Terre. La lumière observée sur Terre
en 2014 a donc été émise en – 4176 (2014 – 6190).
4. Expliquer la phrase : « voir loin, c'est voir dans le passé ».
Plus nous observons de la lumière provenons d'astres lointains plus cette lumière a mis du
temps à nous parvenir. Elle a donc était émise il y a plus longtemps... Plus nous regardons
loin, plus nous regardons le passé de notre univers !!!
Données :
•1 a.l. = 9,46.1015 m
Mesure historique de la vitesse de la lumière
En 1849, Hippolyte FIZEAU (1819-1896)
réalisa à Paris la première mesure de la
vitesse de la lumière dans l'air. A l'aide d'un
dispositif de son invention (voir ci-contre), il
mesura la durée du trajet aller-retour de la
lumière entre Montmartre et le Mont Valérien
à Suresnes, distants de 8633 m. Il trouva
5,51.10-5 s.
1. Quelle est la valeur de la vitesse de la lumière obtenue par FIZEAU ?
D'après la formule :
v=d
Δt
On en déduit :
v=2×8633
5,51.10−5=3,13.108m.s−1
2. Rappeler la valeur actuelle de la vitesse de la lumière dans le vide. Commenter le
résultat précédent.
La valeur actuelle de la vitesse de la lumière est d'environ 3,00.108 m.s-1, ce qui est très
proche de la valeur trouvée par FIZEAU.
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La lumière a parcouru un
aller-retour !!!

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Dimensions de notre univers à notre échelle
Pour se rendre un peu plus compte des dimensions de notre univers à l'échelle
cosmologique, on souhaite les ramener à notre échelle de façon proportionnelle.
Si l'on pouvait mettre notre galaxie dans une bulle de 1 m de diamètre.
1. Quelle diamètre ferait le Soleil ?
Avec un tableau de proportionnalité :
Longueur dans la réalité (m) Longueur dans le modèle (m)
1021 1
109D ?
On en déduit donc :
D=109
1021 =10−12 m
soit de l'ordre du picomètre !!!
2. Quelle distance séparerait le Soleil et Proxima du Centaure, l'étoile la plus proche ?
De la même manière que précédemment, on trouve 10-5 m soit environ 0,01 mm !!!
3. A quelle distance se trouverait Andromède, galaxie voisine de la voie lactée ?
De la même manière que précédemment, on trouve 101 m soit environ 10 m !!!
4. Que trouve-t-on entre la voie lactée et Andromède ? Conclure.
Entre les deux galaxies, il n'y a quasiment pas de matière, c'est le vide absolu.
On en conclut que le remplissage de l'espace par la matière à l'échelle cosmologique est
lacunaire.
Données :
•Ordre de grandeur du diamètre de la voix lactée (notre galaxie) : 1021 m
•Ordre de grandeur du diamètre du Soleil : 109 m
•Ordre de grandeur de la distance séparant le Soleil et Proxima du Centaure : 1016 m
•Ordre de grandeur de la distance entre notre galaxie et Andromède : 1022 m
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