Ch1 Cours Ondes Particules PDF

7/30/2019 Ch1 Cours Ondes Particules PDF

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Animation

1.compteur Geiger2.l'effet de serre3.Animation: la houle

4.ondes sismiques5. les sons et l'oreille6. le son (CEA)7. ondes sonores planes (ostralo.net)8.le sismomtre (CEA)

I) les rayonnements1) dfinition d'un rayonnementactivit 1 page 20.

Le soleil est la principale source de rayonnement dusystme solaire. Qu'est-ce qu'un rayonnement? Quelles en

sont les diffrentes sources? Comment les dtecter?

Un rayonnement est un transfert d'nergie qui peuts'effectuer sous 2 formes:

- les ondes lectromagntiques OEM (combinaisond'un champ lectrique et magntique qui se propage)

- les particules (neutrons, protons, noyauxd'hlium ...)

Remarque: un photon est la fois une particule et une OEM. Cependant il n'a pas de masse, il transporte uniquement del'nergie.

Rappel: une onde lectromagntique est caractrise par:- sa longueur d'onde dans le vide dont l'unit est

le mtre (m)- sa frquence note , qui ne dpend pas du

milieu de propagation, dont l'unit est l'Hertz (Hz).La priode de vibration T (unit la seconde) du

rayonnement est gale l'inverse de sa frquence :

)Hz(

1)s(T

Dans le vide, une onde lectromagntique (OEM) se dplace

avec une clrit c = 3,00x108 m.s-1.La relation entre la longueur d'onde dans le vide, la clritde la lumire dans le vide, la frquence rayonnement et sapriode de vibration de l'OEM est:

)Hz().m()s(T

)m()1s.m(c

2) les diffrents types de rayonnement

a) On distingue plusieurs types d'OEM en fonction de leurfrquence ou longueur d'onde dans le vide. Par classementcroissant de frquence et donc d'nergie on a :

- les ondes radio- les micro-ondes- les infrarouges- les rayonnements visibles- les ultraviolets- les rayons X- les rayons gamma ( )

b) de nombreuses particules (noyaux d'hlium, protons,neutrons) se dplacent dans le vide interstellaire. On lesappelle les astroparticules. Elles constituent ce qu'on

appelle le rayonnement cosmique.

3) d'ou proviennent les rayonnements et comment

les dtecter?Tableau donnant le type et la source de rayonnement reusur Terre:

types derayonnement

sources derayonnement

dtecteurs

rayongamma

pulsars (toile enfin de vie)ractionsnuclaires au seindes toiles

compteur Geiger,plaque photographique

rayons X toiles neutrons,naines blanches

plaque photographique

ultra-violet,visibles,infrarouges

toiles chaudes ultra-violet: letlescope (EITdeSoHOpar exemple)visibles:il, capteurCCD dans les appareilsphotosinfrarouges:pyromtre,bolomtre

micro-ondes gaz froids, nuagesde poussires du

milieuinterstellaire

radar, antenne detlvision

ondes radio nuages de gazfroids,supernovae,galaxies, big bang

antenne radio

Observer : ondes

et matire

Chapitre 1 : ondes et particules
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particuleschargescommelesmuons

dsintgration departicules (lespions) dans lahaute atmosphreterrestre

chambre brouillard

particulesalpha bta

dsintgration denoyaux radioactifs

compteur Geiger,(animation sur lecompteur Geiger)

4) absorption des rayonnements dans l'atmosphreterrestreLe soleil met plusieurs types de rayonnement vers laTerre, essentiellement:

- la lumire blanche

- les infrarouges (IR)

- les ultra-violets (UV)

- des particules (le flux de particule est appel

le vent solaire)

Ces rayonnements sont 30% environ rflchis et 20 %environ absorb par l'atmosphre terrestre.Animation: l'effet de serre

Le rayonnement UV est presque totalement absorb parl'atmosphre terrestre et notamment par les gaz:

- dioxygne (O2)- ozone (O3)- protoxyde d'azote (N2O)

Les IR sont absorbs par les gaz effet de serre comme:- le dioxyde de carbone (CO2)- l'eau sous forme vapeur- le mthane (CH4)

Le soleil envoie vers la Terre un flux de particules, le ventsolaire, qui est dvi vers les ples par le champmagntique terrestre. Ces particules excitent les molcules

prsentes dans l'atmosphre. Celles ci en se dsexcitantproduisent des aurores polaires.

II) les ondes mcaniques1) dfinition d'une onde mcanique progressiveLes OEM peuvent se dplacer dans le vide. en Effet entrele soleil et la Terre il y a du vide or la Terre reoit les OEMproduites par le soleil.Une onde mcanique ne peut se dplacer dans le vide: elle abesoin d'un milieu matriel pour se propager.

Une onde mcanique progressive correspond au phnomnede propagation d'une perturbation dans un milieu matriel,sans dplacement de matire mais avec transport d'nergie(vido). Cette perturbation modifie temporairement sesproprits mcaniques (vitesse, position, nergie).

Exemple vido:onde mcanique progressive le long d'unecorde

2) Ondes dans la matireVoici quelques exemples d'ondes dans la matire avec deseffets plus ou moins dvastateurs.

Animation: la houle

- la houle: il s'agit d'une onde mcanique en 2dimensions car elle se propage la surface de l'eau. Lorsdes temptes elle peut crer des dgts importants.

Animation: ondes sismiquesSchma de sisme (animation de Mr Mentrard)- les ondes sismiques: elles sont cres au cours d'undplacement de la croute terrestre. Les dgts sur lesbtiments peuvent tre importants. Le foyer du sismecorrespond la source de l'branlement. L'picentre est lepoint la surface de la Terre situ la verticale du foyer.La magnitude mesure l'nergie dgage par le sisme. Onutilise l'chelle de Richter pour indiquer la valeur de lamagnitude.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Muonhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Muonhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Muonhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Muonhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Chambre_%C3%A0_brouillardhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Chambre_%C3%A0_brouillardhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Compteur_Geigerhttp://defis.cea.fr/defis/114/animation.htmhttp://defis.cea.fr/defis/114/animation.htmhttp://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0068-2http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0068-2http://www.youtube.com/watch?v=nzyXXHcaEkMhttp://www.youtube.com/watch?v=nzyXXHcaEkMhttp://www.youtube.com/watch?v=FOZVrpx01b8http://www.youtube.com/watch?v=FOZVrpx01b8http://www.youtube.com/watch?v=FOZVrpx01b8http://www.youtube.com/watch?v=FOZVrpx01b8http://web.cortial.net/bibliohtml/hlprfn_j.htmlhttp://web.cortial.net/bibliohtml/hlprfn_j.htmlhttp://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0087-1http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0087-1http://dmentrard.free.fr/GEOGEBRA/Sciences/accueilscie.htmhttp://dmentrard.free.fr/GEOGEBRA/Sciences/accueilscie.htmhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Magnitude_d'un_s%C3%A9isme#cite_note-9http://fr.wikipedia.org/wiki/Magnitude_d'un_s%C3%A9isme#cite_note-9http://dmentrard.free.fr/GEOGEBRA/Sciences/accueilscie.htmhttp://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0087-1http://web.cortial.net/bibliohtml/hlprfn_j.htmlhttp://www.youtube.com/watch?v=FOZVrpx01b8http://www.youtube.com/watch?v=FOZVrpx01b8http://www.youtube.com/watch?v=nzyXXHcaEkMhttp://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0068-2http://defis.cea.fr/defis/114/animation.htmhttp://defis.cea.fr/defis/114/animation.htmhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Compteur_Geigerhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Chambre_%C3%A0_brouillardhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Muonhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Muon


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Tableau de valeur de magnitude(source wikipdia)

Description Magnitude Effets Frquence

Micro Moins de1,9

micro tremblement deTerre

8 000 parjour

Trs mineur 2,0 2,9 Gnralement nonressenti maisdtect/enregistr.

1 000 parjour

Mineur 3,0 3,9 Souvent ressenti maiscausant rarement desdommages.

49 000par an

Lger 4,0 4,9 Secousses notablesd'objets l'intrieurdes maisons, bruitsd'entrechoquement.Dommages importantspeu communs.

6 200 paran

Modr 5,0 5,9 Peut causer desdommages majeurs des

difices mal conus dansdes zones restreintes.Cause de lgersdommages aux dificesbien construits.

800 par an

Fort 6,0 6,9 Peut tre destructeurdans des zones allant

jusqu' 180 kilomtres la ronde si elles sontpeuples.

120 par an

Majeur 7,0 7,9 Peut provoquer des

dommages modrs svres dans des zonesplus vastes.

18 par an

Important 8,0 8,9 Peut causer desdommages srieux dansdes zones descentaines de kilomtres la ronde.

1 par an

Dvastateur 9,0 etplus

Dvaste des zones deplusieurs milliers dekilomtres la ronde.

1 tous les6 ansenviron 10

Animation sur les sons et l'oreilleAnimation sur le son (CEA)Animation: ondes sonores planes (ostralo.net)

- les ondes sonores: un son est produit par uneperturbation qui fait se dplacer la matire de part etd'autre de sa position d'quilibre. Par exemple des couchesd'air au passage de l'onde sonore se dplacent ettransmettent ce dplacement aux autres couches d'air.Cette perturbation va crer des zones de grande densitde particules et donc de haute pression. Inversement leszones de faible densit de particules correspondront unepression faible.

Les 3 caractristiques d'un son musical (video

explicative):

- sa hauteur ou sa frquence (Hz). Plus lafrquence est leve plus le son est aigu et inversement.Pour un son de frquence 100 Hz, 100 fois par seconde lacouche d'air revient sa position initiale. Il s'agit d'un songrave.

- le niveau d'intensit sonore L mesure en

dcibel (dB), vu dans le chapitre suivant. A partir de 100dcibels, l'oreille est susceptible d'tre dtriore!

- le timbre qui dpend de l'instrument de musique

3) les dtecteurs d'ondes mcaniques- Pour dtecter les sismes on utilise un

sismomtre. Animation d'un sismomtre (CEA).

Lorsque le sol bouge le bti se dplace alors que la masse dufait de son inertie reste immobile. L'aimant solidaire du

bti se dplace par rapport la bobine se qui cr uncourant lectrique amplifi, trait par le boitier denumrisation. Le signal est envoy vers un satellite desurveillance par l'intermdiaire d'une antenne.

- pour dtecter les ondes sonores on utilise un microphone.Le microphone convertit les vibrations sonores defrquence f en vibration lectrique de mme frquence.Comment? Le son dplace la membrane du microphone. Unebobine de fil lectrique est relie la membrane. Elleentoure un aimant fixe. Le dplacement de la bobine auvoisinage d'un aimant cr une tension lectrique de mme

frquence que le son.

Programme officiel

Observer
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Ondes et matireLes ondes et les particules sont supports dinformations.

Comment les dtecte-t-on ? Quelles sont lescaractristiques et les proprits des ondes ?Comment raliser et exploiter des spectres pour identifierdes atomes et des molcules ?

Ondes et particulesNotions et contenus

Comptences exigibles

Rayonnements danslUnivers

Absorption derayonnements parlatmosphre

terrestre.

Extraire et exploiter desinformations sur labsorption de

rayonnements par latmosphre

terrestre et ses consquencessur lobservation des sources de

rayonnements dans lUnivers.Connatre des sources derayonnement radio, infrarouge etultraviolet.

Les ondes dans lamatireHoule, ondes sismiques,ondes sonores.Magnitude dun sisme

sur lchelle de

Richter.Niveau dintensit

sonore. (vu au chapitresuivant)

Extraire et exploiter desinformations sur lesmanifestations des ondesmcaniques dans la matire.

Connatre et exploiter la relationliant le niveau dintensit sonore

lintensit sonore. (vu au chapitre

suivant).

Dtecteurs dondes

(mcaniques etlectromagntiques) etde particules (photons,

particules lmentairesou non).

Extraire et exploiter desinformations sur :- des sources dondes et departicules et leurs utilisations ;

- un dispositif de dtection.Pratiquer une dmarcheexprimentale mettanten uvre

un capteur ou un dispositif de

dtection.

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