Exercices Chapitre 6 – Correction Exercice 1 –

Exercices Chapitre 6 – Correction

Exercice 1 – Transmission du signal dans une fibre optique

1) Le cœur de la fibre optique doit être constitué d'un matériau transparent, qui sont les matériaux dans lesquels la lumière peut se propager.

2) 𝑣 =^𝑑

𝑡

3) 𝑑 = 40 000 𝑘𝑚, 𝑡 = 0,2 𝑠 donc 𝑣 = ^{40 000}

0,2 = 200 000 𝑘𝑚/𝑠

4) D'après le tableau proposé par l'énoncé, le cœur de la fibre optique doit être constitué de verre, où la lumière se propage à 200 000 km/s.

Exercice 2 – Calculer une durée

Lorsque la lumière se propage, en un certain temps t, elle parcourt une certaine distance d.

1 s -> 300 000 km

? -> 60 000 000 km

𝑡 = 60 000 000

300 000 = 200 𝑠 = 3 𝑚𝑖𝑛 20 𝑠

Le temps mis par la lumière du Soleil pour parvenir à Mercure est donc de 3 min et 20 s.

Exercice 3 – Positionner une sonde dans l'espace 1) Remarquons que 9 ℎ = 9 × 60 × 60 = 32 400 𝑠 1 s -> 300 000 km

32 400 s -> ?

𝑑 = 300 000 × 32 400 = 9 720 000 000 𝑘𝑚

Au moment de l'émission, la Terre et la sonde étaient distantes de 9 720 000 000 𝑘𝑚 = 9,72 × 10⁹ 𝑘𝑚

2) 1 s -> 12,5 km

? -> 9 720 000 000 km

𝑡 = 9 720 000 000

12,5 = 777 600 000 𝑠 = 9000 𝑗𝑜𝑢𝑟𝑠

Exercice 4 – Expérience de Galilée 1) Remarquons que 1 800 𝑚 = 1,8 𝑘𝑚 1 s -> 300 000 km

? -> 1,8 km

𝑡 = 1,8

300 000 = 0,000 006 𝑠 = 6 𝜇𝑠

La lumière a mis 6 s pour faire le trajet entre les deux observateurs. C'est beaucoup trop faible pour pouvoir être détecté avec les moyens de l'époque de Galilée.

2) 1 s -> 300 000 km 0,1 s -> ?

𝑑 = 0,1 × 300 000 = 30 000 𝑘𝑚

Pour avoir un temps de trajet de 0,1 s, il faudrait donc que les observateurs soient distants de 30 000 km.

Exercice 5 – Au cœur de la tempête 1) 1 s -> 300 000 km

? -> 6 km

𝑡 = 6

300 000 = 0,000 02 𝑠 = 20 𝜇𝑠

La lumière de l'éclair a donc mis 20 s pour atteindre l'observateur. Cela nous paraît donc instantané.

×60 000 000 300 000

× 32 400

× 1,8 300 000

× 0,1

× 6

300 000

2)

1 s -> 340 m

? -> 6 000 m

𝑡 = 6000

340 = 18 𝑠

Le tonnerre (son de l'éclair) a donc mis 18 s pour atteindre l'observateur. (Soit 3 s par km environ.)

3) On n'entend pas l'éclair au moment où on le voit car la lumière de l'éclair se déplace bien plus vite que le son du tonnerre. Comparé au son, la lumière semble instantanée. A partir du moment où on voit l'éclair il faut compter le nombre de secondes avant d'entendre le tonnerre. A chaque 3 s écoulées, l'orage est distant d'1 km supplémentaire.

Exercice 6 – Observons la Grande Ourse

Si on suppose que toutes les étoiles se sont éteintes en 2000, seules brilleront encore en 2081, les étoiles situées à plus de 81 al (car la lumière nous parvenant sera partie depuis plus de 81 ans, à une époque où l'étoile brillait encore).

On observerait donc, d’après les distances indiquées par l’énoncé : En 2081

En 2090

En 2110

×6 000 340