LP 01 : Thème : L`Univers. Analyse de la lumière provenant des

LP 01 : Thème : L’Univers. Analyse de la lumière
provenant des étoiles.
Niveau : 2nde
Prérequis : - Propagation rectiligne de la lumière (collège)
- Valeur de c (1er chapitre 2nde)
Biblio : - Dulaurans 2nde , Parisi 2nde, Prévost 2nde, Belin
Introduction :
Dans le premier chapitre de thème sur l’Univers, on a vu que la lumière se propageait à
vitesse finie c. On peut mesurer des distances en années de lumières. Voir loin, c’est voir
dans le passé. Maintenant, analyse de cette lumière.
I. Analyse du spectre de la lumière
1) Lumière monochromatique et lumière polychromatique
Prévost p.126; Dulaurans p.31
Expérience : Décomposition lumière blanche, lampe à vapeur de mercure (pour ne pas
assimiler lumière polychromatique et lumière blanche) et lumière laser par un prisme
(mettre schéma du montage sur transparent)
Flexcam : Prévost p126 Le spectre de la lumière blanche est continu. Définition de
lumière mono et polychromatique, de radiation (λ), spectre du visible sur transparent.
Oeil humain sensible entre 400 et 800 nm.
2) Spectres continus et température
Dulaurans p.31 Expérience : spectre d’une lampe QI plus ou moins intense.
Flexcam : Prévost p 142 (spectre d’une lampe à incandescence). Explications.
Rayonnement thermique. Spectre d’un corps chaud dépend de la température.
3) Spectres de raies : émission et absorption
Dulaurans p.32; Prévost p.142
Flexcam : montrer spectre d'absorption de raie carspectres de bandes pas au programme
Raies colorées sur fond noir = émission, raies noires sur fond coloré = absorption.
Définitions sur transparent, rappel : une espèce n’absorbe que les λ qu’elle peut émettre,
cela permet l’identification d’une espèce. (exp solution rouge, plus que du rouge)
Expérience : spectre de raie de lampe à vapeur de Hg
Transition : les astrophysiciens étudient la lumière des étoiles.
4) La lumière, messagère des étoiles
Dulaurans p33; Prévost p.144; Parisi p255
Flexcam : Dulaurans p33 Spectre du soleil. Exemple d’analyse dans Parisi p255 barre
correpondent aux différents atomes.
Spectre d’une étoile = spectre de la lumière blanche + raies sombres. Profil spectral
(intensité lumineuse en fonction de λ) qui montre une baisse d’intensité pour certains λ.
Température de surface de l’étoile liée à λmax (si T augmente, λmax diminue), tableau
sur transparent pour certaines étoiles. Analyse de la lumière d’une étoile. T surface et
composition, application au soleil (Dulaurans p33).
Transition : Quels phénomènes se produisent lorsque la lumière entre dans
l’atmosphère ?
II. Réfraction et dispersion de la lumière
1) Réfraction de la lumière
Dulaurans p.45; Prévost p.127
Expérience de mise en évidence : laser dans un bac d’eau, tracé du rayon incident et
réfracté. Mise en évidence du rayon avec craie.
La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène, ici elle est déviée au
changement de milieu. Définition de réfraction sur transparent. Schéma avec rayon
incident, réfracté, normale, angle d’incidence, angle de réfraction au tableau. Définition
d’un indice de réfraction du milieu + quelques valeurs sur transparent (Dulaurans).
L’indice de réfraction varie selon λ (on y reviendra plus tard).
2) Les lois de Snell-Descartes
Dulaurans p.45; Prévost p.127
Première loi : rayon incident, réfracté, normale dans le même plan.
Expérience : Mesure de i1 et i2 pour différentes valeurs de i1 avec un laser, tracé de
sin(i1)=f(sin(i2)) (attention, la pente de ma droite était fausse et pas linéaire pr i1>50°).
Deuxième loi : n1sin(i1)=n2sin(i2). 3 cas sur transparent : i1 = 0, n1<n2, n1>n2.
Application : (Prévost) calcul de i2 à partir de i1, n1, n2.
3) Le prisme, un milieu dispersif
Dulaurans p.46; Prévost p.128
Définition de dispersion sur transparent, tableau avec n pour différents λ, le prisme est
un milieu dispersif : explique décomposition de la lumière. Retour sur ce qu'on a montré.
Flexcam : image prisme Dulaurans p46
4) Réfraction de la lumière dans l’atmosphère terrestre
Arc-en-ciel : schéma sur transparent avec 2 réfractions dans goutte d’eau (Dulaurans
p44). Soleil déformé lorqu’il se couche. Dulaurans p.47
Flexcam : doc 9 p 47 Dulaurans
Conclusion : Lumière venant des étoiles, dans l’espace, et lors de la traversée de
l’atmosphère. On verra en 1ère plus de précisions sur cette lumière, et une étude plus
précise de l’optique.

LP 02 : Thème : La santé :
ondes et diagnostic médical
Niveau : 2nde
Prérequis : - Electricité (tension, ériode, fréquence, utilisation de l'oscillo)
- Lumière (propagation, lois de Snell-Descartes)
Biblio : Dulaurans 2nde , Micromega 2nde, Sirius 2nde, La physique par les
objet quotidien Ray et Poizat
Introduction :
But du diagnostic médical : avoir accès à des informations sur le fonctionnement normal
ou anormal de notre corps (ex : pour les femmes enceintes, faire une échographie…etc.)
Il existe plusieurs techniques pour avoir accès à ces diagnostiques. Dans cette leçon on
va essayer de comprendre comment ça marche. Il va s’agir de recueillir et d’analyser des
signaux qui peuvent être de différentes natures : signaux ultrasons, signaux électriques…
Ces signaux peuvent être émis naturellement par le corps (diagnostic passif), ou peut être
provoqués à l’aide d’un système extérieur (diagnostic actif ).
I. Diagnostic médical passif
1) A l'aide de signaux électriques ECG et EEG
Corps produit des signaux électriques qui peuvent être récupérés par les médecins par
deux grandes techniques :Electrocardiogramme (ECG), électroencéphalogramme (EEG)
Micromega p.14
●ECG :
Principe : analyse de signaux liés à l'activité cardiaque. Contraction du coeur. Obtention
avec des électrodes sur le corps du patient. Sirius p.60
Qu'obtient-on? Analyse d'un ECG Dulaurans p.156
Notion de physique : Microméga p.14
Caractéristiques : phénomène périodique, période, fréquence, tension max et min. Faire
schéma. Calculs sur ECG. Si le patient fait un efffort, ça change! Dulaurans p.160
Expérience : Visualisation d'un signal périodique. GBF+Oscillo, prise plusieurs périodes
avec curseur, calcul période, fréquence. Montrer d'autrs signaux créneaux, triangles.
Utilisation : diagnostic de problème cardiaque, tachycardie, test à l'effort.
●EEG :
Principe : même principe mais enregistrement de l'activité neurolnale -> plus complexe
Dulaurans p.156
Qu'obtient-on ? EEG Dulaurans p.156
Utilisation : permet de diagnostiquer des lésions cérébrales, des troubles du sommeil
Idée : ligne directrice d'un diagramme avec les fréquences utilisées pour montrer à la fin
qu'on a balayer tous les types de fréquences.
Transition : on a étudié un signal électrique, on va s'intéresser mnt à la propagation
d'ondes sonores
2) A l'aide d'ondes sonores : stéthoscope
Principe : onde sonore Microméga p.24
Notion de physique : Notion d'onde, définition, exemples Micromega p.42, Sirius p.77
Expérience : haut-parleur sur générateur -> son. Microphone : on récupère le signal
électrique, périodique.
Cractéristiques : sources et fréquences des ondes sonores. Analyse signaux exp : signaux
émis et reçus se superposent : même fréquence. Tout point atteint par l'onde est siège
d'un phénomène périodique de même fréquence que la source.
Gamme de fréquence : sons, ultrassons, infrasons. Milieu de propagation : mileiux
matériels.
Expérience : cloche à vide, émetteur +sonomètre, avec vide atténuation.
Vitesse de propagation du son : valeurs eau, air, rappel formule
Utilisation : Stéthoscope : permet d'écouter les sons produit par le corps, diagnostic
arythmie.
Axe récap fréquence
Transition :on vient d'étudier l'analyse des techniques des signaux émis par le corps, il
existe d'autres techniques qui soumettent le corps à un signal extérieur et qui analyse la
réponse.
II. Diagnostic médical actif
1) A l'aide d'onde sonore : échographie
Principe : domaine des ultrasons, une sonde échographique est à la fois un émetteur et
un récepteur Sirius p.78
Notion de physique :
Principe de l'échographie : Dulaurans p.172, onde ultrasnnores réfléchie par des
obstales (ex: tissus humains) accès à différents paramètres :
- durée de l'aller retour : données sur la distance, la forme, la taille.
Expérience : Emetteur à ultrasons + récepteur lié à l'oscillo + obstacle (représente
interface entre deux milieux) -> réflexion partielle, calcul de la distance entre l'émetteur
et l'obstacle + calcul d'incertitude, vérifiacation à la règle. -> on a bien une mesure de
distance.
- intensité du signal : Contraste sur l'échographie?
Expérience : mousse devant l'émetteur : atténuation
schéma Dulaurans p.170 : nature du mileu traversé
Utilisation : diagnostic de tumeur ou image pré-natal, image échographie

Axe récap de fréquence
Transition: suivi également avec une autre sorte d'ondes : les ondes électromagnétiques
2) A l'aide d'ondes électromagnétiques
Fibroscopire et radiographie
Principe : corps qui chauffe -> onde électromagnétique.
Notion de physique : propagation dans les milieux matérieux et dans le vide
Différentes sortes de fréquence : domaines
●Visible
Domaine de fréquence, milieu de propagation (milieux mat et vide), vitesse de
propagation (dans le vide, dépendance du milieu, définition de l’indice de réfraction )
Expérience : cloche à vide : on voit tjs la lumière
Comment peut-on les utiliser pour établir un diagnostic ? Comme vu précédemment, les
OEM vont être soumis aux phénomènes de réflexion et réfraction. Rappel lois de Snell-
Descartes. Dulaurans p.172
Expérience : lumière laser sur plexiglas, mise en évidence du rayon réfléchit et transmis.
Possibilité même de réflexion totale.
Expérience : fibre optique, réflexion totale le long de la fibre optique qui sert de guide
aux ondes lumineuses.
Utilisation : fibroscopie : intérieur de l'organisme, diagnostic de tumeur
●Rayon X :
on émet des rayon X qui sont transmis différemment selon le matériau rencontré. Image
Dulaurans p.158
Utilisation : diagnostic de fracture
Axe récap de fréquence
Conclusion : tableau récap, liste non exhaustive. Exemple de l’IRM, diagnostic à l’aide
d’analyses chimiques (analyses sanguines par exemple cf chapitre d’après !!).

LP 3 : Thème : la pratique du sport. Actions mécaniques,
effets d'une force sur le mouvement d'un corps
Niveau : 2nde
Pré-requis : -poids, masse : 3e
-somme vectorielle, collège
-notion sur le mouvement (trajectoire, vitesse, référentiel) 2de
Biblio : Sirius, Dulaurans, Micromega, Parisi + Pérez, Hecht, Belin, Parisi
Introduction : Hecht p.116, Dulaurans p.248, Microméga p.156
Dans les précédents cours : nature du mouvement. Aujourd’hui on va s’intéresser aux
causes et au modification en prenant l’exemple du sport.
Historique (Aristote, Galilée, Newton). Nous allons notamment comprendre pourquoi les
joueurs de curling balaient la glace devant le palet (photo à la flexcam Belin p.173) ou
encore pourquoi la masse d'un ballon de rugby est réglementée.
I. Des actions mécaniques aux forces
1) Notion d'action mécanique
Dulaurans, Parisi
Action mécanique : ex taper dans un ballon, déformer un arc, soulever des haltères…
Dulaurans
Défnition (« un corps A exerce une action mécanique sur un corps B si mise en
mouvement, déformation ou modification du mouvement) Parisi
Comment les décrire ? Préciser qui exerce l’action, qui la subit.
Ex sur un ballon de foot Dulaurans. Système, action mécanique : pied sol.
Remarque : insister sur le système
Expérience : je tiens mon stylo (action de contact exercée par ma main) et je le lâche
(action à distance exercée par la Terre).
=> Sur le ballon de foot il y a une autre action mécanique exercée par la terre !
Classement action à distance et action de contact.
Transition : comment va-ton pouvoir modéliser ces actions ?
2) Modélisation des actions mécaniques : notion de forces
Dulaurans, Sirius, Microméga
*Modélisée par une force, grandeur vectorielle => une force ne caractérise pas un
objet mais une action mécanique
*Caractéristiques d'une force :
-valeur : s’exprime en Newton (N). Mais ne suffit pas… ex
-direction
-sens
-point d’application
*Exemple : après avoir tapé dans le ballon de rugby il sera en l’air. Sur lui s’exercera le
poids (qu’ils ont vu un peu plus tôt dans l’année) : direction, sens, point d’application,
norme + AN pour le ballon (m=430g). Sirius p.218+ Microméga p.155 pour masse du
ballon. Ou Parisi balle de golf.
*Expliquer la différence entre « force » dans le langage commun (un sportif est
fort…) et « force » en physique (modélisation d’une action) Microméga.
3) Forces usuelles en physique
Parisi
Forces, exemple lié au sport, classement de contact ou à distance :
- Poids ex sur ballon déjà vu
- Réaction d'un support, ex…
- Forces de frottements, ex parachutiste.
- Forces pressantes ex plongeur
Transition : on vient de voir comment modéliser des actions mécaniques grâce à des
forces. C’est l’ensemble des forces qui nous permettront de comprendre le mouvement
d’un système. Pour cela on doit apprendre à faire des bilans de forces…
II. Bilan des forces et principe d'inertie
1) Corps au repos
Dulaurans, Sirius, Microméga.
Remarque : insister sur le système
Ex pierre de curling immobile, détail des forces. Somme vectorielle nulle => on dit que
les forces se compensent.
Ex mobile autoporteur immobile.
T : comment savoir si des forces se compensent ? Microméga.
Application :
Expérience : mesure d’une force : dynamomètre.
Transition : Mais un corps soumis à des forces qui se compensent n'est pas forcément
immobile.
2) Corps en mouvement
Si le palet de curling était en mouvement
Expérience : mobile autoporteur avec vitesse initiale. Explique pourquoi coussin d’air
(pas de frottement). Bilan des forces : elles se compensent et pourtant pas immobile !
On filme le mouvement. On fait l’exploitation sur cinéris en direct (origine axe, origine
temps, échelle, pointage positions successivbes,tableur => valeurs) Sous excel tracé de
v(t) et x(t) => mouvement de translation rectiligne uniforme..

Transition : Ceci nous amène à formuler le ppe d’inertie.
3) Principe d'inertie
Parisi, Sirius, Microméga.
Historique (Galilée, Newton)
Enoncé. Attention, le principe d'inertie n'est valable que dans certains référentiels
(terrestre, géocentrique) dits galiléens.
Application au curling (ils balaient pour enlever les frottements), parachutiste : au bout
d’un moment les frottements et le poids se compensent et TRU…
Transition : Et si les forces ne se compensent pas ?
III. Effet d'une force sur le mouvement
1) Effets sur la trajectoire
Dularaurans
Une force peut modifier la trajectoire.
Ex smash au volley : faire un schéma avec les forces. Modification de la trajectoire.
Somme vectorielle non nulle => mouvement pas rectiligne uniforme.
2) Effets sur la vitesse
Ex service au tennis : on fait rebondir la balle. Que se passe-t-il pour la balle ?
Parachutiste avant d’avoir ouvert son parachute, que se passe-t-il ?
Manip : chute balle de tennis + Cinéris, courbe de la vitesse tracée en préparation, on
voit que la vitesse augmente sous l'effet de la force exercée par la Terre
=> Dulaurans changement de vitesse, mise en mouvement, arrêt du mouvement +
exemple
Bilan : Flexcam (effet d’une force = mise en mouvement, modification du mouvement,
arrêt du mouvement)
3) Influence de la masse d'un corps
Expérience : ventilateur + deux billes de rayon environ égal mais de masse différente
(balle de ping-pong + balle en fer ou bois…)
L'effet d'une force sur le mouvement dépend de la masse (effet plus important si plus
léger). Notion d'inertie.
Exemples : Comparaison palet de curling (20kg) et palet de hockey (200g) Parisi
réglementation de la masse du ballon de rugby (pas trop lourd pour ne pas trop avoir
d'effort à fournir pour le lancer vite et loin, mais pas trop léger sinon il subit l'influence
du moindre souffle d'air Microméga.
Conclusion
-Bilan.
-Ouverture : Lors de la pratique du sport, l'organisme a besoin d'apports alimentaires
pour compenser les pertes dues au métabolisme et à l'effort. Ceci s'accompagne de
réactions chimiques et de transformations physiques, ce qui est l'objet du prochain
chapitre.
OU : autres lois de Newton, autres forces…