Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
Exercices sur le chapitre 4 : la vitesse de la lumière
Exercice 3 Exercice 2 Exercice 1
La foudre tombe à 6 km d'un observateur.
1/ Quel est le temps mis par la lumière émise par l'éclair pour atteindre l'observateur ? 2/ Le son a une vitesse de propagation de 340 m/s. Quel temps mettra le bruit du tonnerre pour arriver à l'observateur ?
3/ Comparez ces deux temps. En déduire une méthode pour déterminer approximativement à quelle distance la foudre tombe d'un
observateur.
Cette image donne les durées mises par la lumière pour aller du Soleil aux différentes planètes du Système Solaire.
1/ Quelle est la distance Terre soleil en km ? 2/ Quelle est la distance Terre Uranus en km ?
3/ Sachant que Neptune se trouve environ a 4 500 000 000 km, quelle durée met la
lumière pour aller du Soleil vers elle ?
Exercice 4
Quelle est la vitesse de la lumière dans le vide en km/h.
Exercice 5
Pour échapper à une explosion, admettons que l’on parte sur une exoplanète habitable Gliese 581c située à 20,5 a.l de la Terre.
Quelle durée faudrait-il pour s’y rendre, sachant que les vaisseaux actuels voyagent à 11 km/s ?
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie La constellation de la Grande Ourse est constituée d'étoiles dont les plus visibles à l'œil nu sont représentées ci- dessous.
Ses 7 étoiles sont à des distances très différentes de la Terre.
1/ En vous aidant du tableau ci-dessous, déterminer la distance étoile - Terre en km pour les étoiles Dubhe, Mizar, Phekda
Alkaid
Mizar
Alioth
Megrez
Phekda
Merak
Dubhe distance à la Terre
en année-lumière (a.l)
100 78 82 82 84 80 130
2/ En admettant que toutes les étoiles de la grande ourse se soient éteintes brutalement en l'an 2000, dessine l'aspect de la grande ourse dans le ciel en 2081 ...., en 2090 puis en 2110.
Exercice 9 :
La constellation d'Orion est une des plus faciles à identifier dans le ciel d'hiver.1/ l'étoile Rigel (étoile bleutée) est à 800 a.l de la Terre
l'étoile Bételgeuse (supergéante rouge)est à 400 a.l de la Terre l'étoile Bellatrix est à 250 a.l de la Terre
la nébuleuse d'Orion M42 est à 1500 a.l de la Terre Exprime ces distances en km
2/ L'étoile FU-Orionis (à l'intérieur de la nébuleuse M42) est apparue en 1956 seulement aux yeux des astronomes. Elle se situe à 1800 a.l de la Terre. En quelle année cette étoile est-elle réellement née ?
Exercice 7
Quelle est la vitesse de la lumière calculée par Hippolyte Fizeau en 1849 ? Détaille ton calcul.
Exercice 8
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
La sonde Voyager (exercice donné à des 2ndes)
La sonde Voyager 1 a décollé en 1977 pour observer le Système solaire. Toujours en état de
fonctionnement, un ingénieur de la NASA affirme à propos de cette sonde: « La sonde est arrivée aux limites du Système Solaire, appelée l’héliopause. Les informations qu’elle nous transmet mettent aujourd’hui 17h 10 min (17,17 h) à nous parvenir. Elle se situe aujourd’hui, en juin 2013, à environ 123,6 U.A (Unités Astronomiques) ».
Donnée : 1 U.A = 150 millions de kilomètres = 1,50 x 1011 m ; 1 année = 365,25 j = 31 557 600 s 1/ Les informations voyagent à la vitesse de la lumière. Donne la valeur de cette vitesse dans le vide
2/Calcule la distance entre la sonde Voyager et la Terre en mètres. Donne ce résultat en notation scientifique.
3/ Justifie la phrase de l’ingénieur : « les informations mettent 16,67 h à nous parvenir » :
4/ Admettons que l’on demande à la sonde de faire une mesure de champ magnétique le 10 juin à 19 h 40. A quelle heure sur Terre les ingénieurs devront-ils lui envoyer le message pour qu’elle fasse cette mesure à cet instant ? Justifie ta réponse.
5/ Admettons qu’un homme ait embarqué à bord de cette sonde en 1977 (ce n’est pas vrai !). Il pointe son télescope vers la Terre pour regarder la finale de Roland Garros à 15 h le (heure prévue de la cérémonie). Malheureusement, il ne voit rien, seulement les préparatifs de celle-ci. Explique pourquoi et justifie en chiffrant ta réponse.
6/ La sonde est prévue pour fonctionner jusqu’en 2025 (encore 13,0 ans). Elle se déplace actuellement à la vitesse vertigineuse de v = 17 100 m.s-1 = 17,1 x 103 m.s-1
a/ Quelle distance va-t-elle parcourir en 13 ans à cette vitesse. (résultat en m et en notation scientifique).
b/ Montre que la distance totale Terre-Sonde Voyager 1 en 2025 sera d’environ d T-S = 2,50 x 1013 m ?
c/ Justifie que les information mettrons alors environ 23 h 10 min à nous parvenir ? 7/ On souhaite représenter à l’échelle la distance entre la Terre et la sonde en 2025. Dans cette représentation, la Terre aura un diamètre d = 3,00 cm. En réalité son diamètre est de 12800 km (1,28 x 107 m). La distance Terre sonde Voyager 1 est de d T-S = 2,50 x 1013 m aujourd’hui.
On recherche la distance Terre sonde notée X dans l’échelle de représentation.
a/ Complète le tableau suivant avec les données de la question 7.
Distance réelle Distance à l’échelle Diamètre de la Terre
Distance Terre-Sonde en 2025
b/ Calcule la distance X et donne le résultat dans une unité adaptée :
