Thierry CHAUVET Seconde - Page 1/2 Sciences Physiques au Lycée
Physique Chimie TP - 01
Dimensions dans l'univers
Depuis l'invention du télescope et du microscope au cours du XVIIème siècle, les scientifiques disposent d'outils de plus en plus performants pour observer les très grands, comme les très petits objets.
1- Document - "Les puissances de 10"
On visionne le film "Les puissances de 10" réalisé en 1977 par Charles et Ray Eames, qui propose un voyage de l'infiniment petit à l'infiniment grand.
Au début du film apparait un carré de coté égal à 1m. Puis, toutes les 10 secondes, ce coté est multiplié par 10 afin de parcourir l'échelle des longueurs des différents objets qui peuplent l'Univers. Ainsi, le carré englobe les orbites des planètes du système solaire lorsque son coté est égal à 1013m, puis l'Univers tout entier quand ce coté vaut 1024m. Il contient un atome si son coté vaut 10-10m, et le noyau atomique s'il vaut 10-15m.
1013 mètres ou 10 milliards de kilomètres ou 10 téramètres
C’est la distance qui comprend presque entièrement les orbites des planètes de notre système solaire.
10-10 mètre ou 1 angström ou 100 picomètres
C’est la distance à laquelle on peut voir l'atome de carbone. Autour du noyau gravite un ensemble de particules identiques (les électrons). Les dimensions de ce nuage électronique qui sont de l'ordre d'un angström, correspondent à celles de l'atome.
2- Exploitation du document
2-1- Conversion d'unité - Ecriture scientifique - Ordre de grandeur On considère les dimensions suivantes.
Dimension Dimension (m) Ecriture scientifique (m) Ordre de grandeur (m) Diamètre de notre
Galaxie 9,5.1017km Distance Soleil Alpha
du Centaure 42.1015m Distance Neptune
Soleil 4500Gm
Distance Mercure
Soleil 69,7.106km Diamètre du Soleil 1,4Gm
Diamètre de la Terre 12740km
Thierry CHAUVET Seconde - Page 2/2 Sciences Physiques au Lycée Distance Terre Lune 384.103km
Diamètre d'un globule
rouge 7µm
Rayon d'un atome
d'hydrogène 0,052nm Noyau d'un atome
d'hydrogène 1,2fm
Exprimer ces dimensions en mètre, en consultant le tableau de conversion des unités.
Donner leurs valeurs en mètre et en notation scientifique, a.10n, où a est un nombre compris entre 1 et 9,999 et où n est un nombre relatif.
Donner leurs ordres de grandeurs. L'ordre de grandeur du nombre a.10n est 10n si a est compris entre 1 et 4,999. L'ordre de grandeur du nombre a.10n est 10n+1 si a est compris entre 5 et 9,999.
2-2- Structure lacunaire de la matière
Calculer le nombre de carrés qui vont défiler dans le film pour passer:
- D'un atome à son noyau:
- De la Terre au système solaire:
- Du système solaire à Alpha du Centaure:
Expliquer alors pourquoi l'on considère que l'espace est essentiellement constitué de vide, aussi bien au niveau de l'atome qu'à l'échelle cosmique.
Tableau des multiples et sous-multiples du mètre
10 N Nom préfixé Symbole Nombre en mètres 10 N Nom préfixé Symbole Nombre en mètres
1024 yottamètre Ym 1 000 000 000 000 000 000 000 000 100 mètre m 1
1021 zettamètre Zm 1 000 000 000 000 000 000 000 10-1 décimètre dm 0,1
1018 examètre Em 1 000 000 000 000 000 000 10-2 centimètre cm 0,01
1015 pétamètre Pm 1 000 000 000 000 000 10-3 millimètre mm 0,001
1012 téramètre Tm 1 000 000 000 000 10-6 micromètre μm 0,000 001
109 gigamètre Gm 1 000 000 000 10-9 nanomètre nm 0,000 000 001
106 mégamètre Mm 1 000 000 10-12 picomètre pm 0,000 000 000 001
10³ kilomètre km 1 000 10-15 femtomètre fm 0,000 000 000 000 001
10² hectomètre hm 100 10-18 attomètre am 0,000 000 000 000 000 001
101 décamètre dam 10 10-21 zeptomètre zm 0,000 000 000 000 000 000 001
100 mètre m 1 10-24 yoctomètre ym 0,000 000 000 000 000 000 000 001
