05/10/2012 CORRECTION DEVOIR N°1 - Calculatrice autorisée Page 1/1 I.

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I. Les puissances de 10

1. Mesures et puissances de 10

1.1. Un atome a pour diamètre moyen 0,000 000 000 1 m, soit :

10^-9 m ; 10^-11 m ; 10^-10 m ; 10⁹ m ; 10¹¹ m ; 10¹⁰ m

1.2. Notre galaxie a une longueur moyenne de 850 000 000 000 000 000 km, ce qui représente :

8,5 ×××× 10²⁰ m ; 8,5 × 10¹² m ; 8,5 × 10¹² km ; 8,5 × 10¹⁴ m ; 8,5 ×××× 10¹⁷ km ; 8,5 × 10¹⁷ m 1.3. Le rayon de la Terre est de 6400 km, soit :

6,4 × 10¹ m ; 6,4 ×××× 10⁶ m ; 6,4 × 10³ m ; 6,4 ×××× 10³ km ; 6,4 × 10⁴ km ; 6,4 × 10^-3 km 2. La notation scientifique

2.1. La notation scientifique d’un nombre est de la forme a × 10ⁿ avec 1 ≤ a < 10 et n entier relatif 2.2. 12 µm = 1,2 ×××× 10¹ µm ; 6,4 km = 6,4 ×××× 10⁰ km ; 100 m = 1 ×××× 10² m ; 120 km = 1,2 ×××× 10² km 3. L’ordre de grandeur

3.1. L’ordre de grandeur d’un nombre est la puissance de 10 la plus proche de ce nombre.

3.2. 5 cm = 5 ×××× 10^-2 m ≈≈≈≈ 10^-1 m ; 3,5 km = 3,5 ×××× 10³ m ≈≈≈≈ 10³ m ; 23 nm = 2,3 ×××× 10^-8 m ≈≈≈≈ 10^-8 m ; 2 µm = 2 ×××× 10^-6 m ≈≈≈≈ 10^-6 m II. L’atome

1. Constitution et structure d’un atome

1.1. Un atome est formé d’un noyau chargé positivement et d’électrons qui tournent autour. Les électrons sont chargés négativement. Le noyau est formé de protons chargés positivement et de neutrons sans charge.

L’atome est électriquement neutre.

2. Un noyau d’aluminium

2.1. Quel est le nombre de protons du noyau ? 13 ; Quel est le nombre de neutrons du noyau ? 14 ; Quel est le nombre d’électrons dans le noyau ? 0 (pas d’électron dans un noyau)

2.2. Quelle est la charge du noyau ? 13 ×××× e (avec e « charge élémentaire ») 3. L’atome d’hydrogène

3.1. R = 52,9 pm = 5,29 ×××× 10^-11 m ≈≈≈≈ 10^-10 m ; r = 12 fm = 1,2 ×××× 10^-15 m ≈≈≈≈ 10^-15 m 3.2. R

r = 5,29 × 10^-11

1,2 × 10^-15 = 4,4 ×××× 10⁴ ou R r = 10^-10

10^-15 = 10⁵ . L’atome est beaucoup plus grand que le noyau. Entre les électrons et le noyau, il y a du vide. L’atome a une structure lacunaire.

III. La machine à remonter le temps 1) c ≈≈≈≈ 300 000 km.s^-1 = 300 000 000 m.s^-1

2) D’après le texte, la vitesse de la lumière est un million de fois plus vite que la vitesse du son v dans l’air donc v = c

1 000 000 = 300 m.s^-1

3) Plus nous regardons loin dans l’Univers, plus la lumière que nous observons a mis du temps pour parcourir cette distance, la lumière observée est donc très ancienne dans le temps, plus nous regardons tôt

4) L’année-lumière est la distance parcourue par la lumière en une année.

5) 1 a.l. = c ××××∆∆∆∆t = 300 000 000 × (365 × 24 × 60 × 60) = 9,46 ×××× 10¹⁵ m (9,47 × 10¹⁵ m en prenant 1 an = 365,24 jours)

6) Certains quasars sont à 12 milliards d’années-lumière donc la lumière observée a mis 12 milliards d’années pour nous parvenir ce qui représente 80

% de l’âge de l’Univers.

L’âge de l’Univers serait de 12 milliards d’années

80% = 15 milliards d’années 7) La galaxie est située à une distance de 13,2 milliards d'années de lumière

donc la lumière observée a mis 13,2 milliards d’années pour nous parvenir, 500 millions d'années seulement après le Big-Bang.

Le Big-Bang daterait de 13,2 milliards d’années + 0,5 milliards d’années = 13,7 milliards d’années

Le résultat est plus précis que lors de la question 6)

1.1 ¹ 1.2 ^{1 2} 1.3 ^{1 2} 2.1 ^{1 2}

2.2 ^{1 2 3 4}

3.1 ^{1 2} I

3.2 ^{1 2 3 4} /17

1.1 ^{1 2 3 4}

2.1 ^{1 2 3} 2.2 ¹

3.1 ^{1 2} II

3.2 ^{1 2} /12

1 ^{1 2}

2 1

3 1

4 1

5 1 2

6 ^{1 2}

III

7 ^{1 2} /11

TOTAL : …………/40

NOTE : ………../20