microm é ga - LITIM Said

MICROMÉGA
Physique Tle S
enseignement obligatoire
Livre du professeur
Pascal Bellanca-Penel
Professeur à Lyon
Nathalie Bonnin
Professeur à Lyon
Robert Carron
Professeur à Lyon
Évelyne Excoffon
Professeur à Bellignat
Jean-Charles Excoffon
Professeur à Bellignat
Ghislain Garcia
Professeur à Montpellier
Patrice Verbois
Professeur à Belley
sous la direction de
Gérard Ganivet
Inspecteur Pédagogique Régional à Lyon et Inspecteur d’Académie
H AT IER
ouverture.fm Page 1 Jeudi, 8. août 2002 11:59 11

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Conception maquette : Hatier Graphismes et Monique Alessandrini
Composition : MCP
Schémas : Domino
© HATIER, PARIS, Août 2002 ISBN 2-218-73809-8
Toute représentation, traduction, adaptation ou reproduction, même partielle, par tous procédés, en tous pays, faite sans autorisation préalable est
illicite et exposerait le contrevenant à des poursuites judiciaires. Réf. : loi du 11 mars 1957, alinéas 2 et 3 de l’article 41.
Une représentation ou reproduction sans autorisation de l’éditeur ou du Centre Français d’Exploitation du droit de Copie (20, rue des Grands-
Augustins 75006 Paris) constituerait une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code Pénal.
copyright.fm Page 2 Jeudi, 8. août 2002 11:58 11

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AVANT-PROPOS
Présentation du livre du professeur
Ce livre a été conçu pour aider le professeur dans son enseignement du programme de physique de Termi-
nale S, enseignement obligatoire. Il fait partie de la collection Microméga, et son contenu est intégré à la
version Enseignant du cédérom Physique Chimie Microméga Tle S
À chaque chapitre du livre de l’élève correspond un chapitre du livre du professeur. Toutes les questions
posées dans le manuel de l’élève ont leur réponse dans ce livre du professeur, à l’exception des exercices repé-
rés par une pastille rouge dont le corrigé figure déjà pages 314 à 319 du livre de l’élève.
Dans le présent ouvrage, des indications sont fournies, en plus des corrigés. Elles permettent au professeur de
mieux percevoir les motivations pédagogiques qui ont guidé les auteurs et de mieux s’approprier les nouveau-
tés du programme. Quelques informations scientifiques sont également données pour répondre à des questions
plus générales qu’un élève pourrait poser ou se poser. Afin de distinguer ces compléments des corrigés, un
corps typographique particulier est utilisé.
Les cédéroms de la collection Microméga
Il existe 4 cédéroms :
• le cédérom Élève-enseignement obligatoire,
• le cédérom Élève-enseignement obligatoire  spécialité,
• le cédérom Établissement qui reprend exactement le même contenu que le cédérom Élève-enseignement
obligatoire  spécialité,
• le cédérom Enseignant qui comporte l’intégralité du cédérom Élève-enseignement obligatoire  spécialité
ainsi qu’une partie spécifique à l’enseignant.
L’outil le plus adapté pour le professeur est le cédérom Enseignant. Il rassemble sur un unique cédérom un
énorme travail pédagogique et informatique, unique en son genre.
Des informations complémentaires, pour répondre aux besoins de professeurs ayant fait confiance à la collec-
tion Microméga, seront susceptibles de se trouver sur le site :
http://www.micromega-hatier.com.
avant-propos.fm Page 3 Jeudi, 8. août 2002 11:57 11

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SOMMAIRE
Avant-propos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Introduction. Évolution avec le temps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Partie A. Propagation d’une onde. Ondes progressives
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
. . . . . . . . . . . 17
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
COIN BAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Partie B. Transformations nucléaires
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
COIN BAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Partie C. Évolution des systèmes électriques
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
COIN BAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Partie D. Évolution temporelle des systèmes mécaniques
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
COIN BAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Conclusion. Mesure du temps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Ch 1. Ondes mécaniques progressives
Ch 2. Ondes mécaniques progressives périodiques
Ch 3. La lumière
Ch 4. Radioactivité
Ch 5. Énergie nucléaire
Ch 6. Condensateurs-Dipôles RC
Ch 7. Bobines-Dipôles RL
Ch 8. Circuit RLC série
Ch 9. Lois de Newton
Ch 10. Chute verticale
Ch 11. Différents mouvements plans
Ch 12. Systèmes oscillants
Ch 13. Aspects énergétiques
sommaire.fm Page 4 Jeudi, 8. août 2002 12:00 12

Évolution avec le temps 5
Le programme de Physique et de Chimie de
Terminale S a pour trame l’évolution des systèmes
qui est étudiée quantitativement. Cette étude
nécessite l’introduction de la variable temps. Il ne
s’agit pas, dans cette introduction, de construire une
définition précise du temps, mais tout simplement
d’associer des durées à des évolutions temporelles.
Pour chaque exemple proposé aux élèves, il faut :
• décrire l’évolution temporelle, donc trouver des
grandeurs dont les variations témoignent de cette
évolution,
• lui associer un ou plusieurs temps caractéris-
tiques,
• donner du sens à ces durées en les associant aux
phénomènes physiques qui régissent l’évolution du
système.
Dans un souci d’efficacité, deux des activités pro-
posées permettent une première approche de systè-
mes que l’élève aura à étudier plus tard.
Lorsque la Lune se trouve entre le Soleil et la Terre,
elle est invisible pour nous : c’est la période de la
nouvelle Lune. L’« âge » de la Lune est compté en
jours à partir du début de cette période. Quelques
jours après, la Lune apparaît sous forme d’un crois-
sant, le reste du disque est légèrement éclairé par la
lumière du Soleil réfléchie par la surface de la Terre
(« lumière cendrée »). Lorsqu’elle est âgée de
7,4 jours, la Lune est dans son premier quartier.
Lors de la pleine Lune, la Terre est entre le Soleil et
la Lune qui a alors l’allure d’un disque.
Au bout de 22,l jours, elle est dans son troisième
quartier et après 29,5 jours, le cycle recommence.
Cette durée qui sépare deux passages consécutifs de
la Lune entre la Terre et le Soleil est appelée « mois
lunaire synodique » ou « période de révolution
synodique ».
Elle est supérieure à la période de révolution sidé-
rale (27,3 jours) de la Lune qui, elle, correspond à la
durée d’un tour complet autour de la Terre.
Cette différence est liée au mouvement de la Terre
autour du Soleil (27° en 27,3 jours ).
La période sidérale caractérise le mouvement de la
Lune par rapport au référentiel géocentrique.
La période synodique caractérise le mouvement de
la Lune par rapport au référentiel terrestre.
Cette première approche de la distinction entre
périodes sidérale et synodique permettra plus tard
de mieux s’approprier la notion de jour sidéral.
À la fin du IIIe siècle av. J.-C. l’astronome
babylonien Naburi’annu avait donné, pour durée
d’une lunaison (mois synodique), la valeur de
29,530 641 jours.
La valeur utilisée actuellement est de 29,530 58 jours.
Ces résultats témoignent de la qualité des observa-
tions et permettent une réponse argumentée à la
question a.
Correction
a. La durée associée à la révolution de la Lune
autour de la Terre caractérise le mouvement de la
Lune et nous semble constant.
La Lune s’éloigne de la Terre.
À cet éloignement progressif que l’on sait mesurer,
est associée une augmentation de la période de révo-
lution de la Lune. La distance Terre-Lune et la
période de révolution de la Lune évoluent donc très
lentement avec le temps.
La distance Terre-Lune a pour valeur
et on peut définir une durée associée à son évo-
lution.
b. À l’évolution de la distance Terre-Lune, on peut
associer la durée correspondant à une variation d’un
millionième de sa valeur.
Le calcul conduit à soit 3,5 siècles.
On associe ainsi deux paramètres temporels au
mouvement de la Lune autour de la Terre :
• l’un caractérise la périodicité apparente de ce
mouvement à notre échelle, ce que les lois de New-
ton (loi de la gravitation et deuxième loi) permettent
d’expliquer,
ASPECTS
PÉDAGOGIQUES
ET SCIENTIFIQUES
ACTIVITÉS
DE DÉCOUVERTE
1. Le nautile et la Lune
(p. 12)
3844,10
8
m ⋅
11 109
s ⋅
INTRODUCTION.
ÉVOLUTION AVEC LE TEMPS
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