Seconde – Thème Univers – U1 - Voyage dans l’univers

1. Match en différé !

Jeudi 10 janvier 2019. Quelque part dans l’univers un zouzou observe la Terre à l’aide de son turbo-télescope quantique …

Quel est le problème ?

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Répondre au problème posé en argumentant :

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Les zouzous arriveront-ils à temps pour la fête ?___________________________________________________

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Quelle est la distance qui sépare la Terre de la planète des zouzous ?

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Je vois des terriens : La France

viens de gagner la coupe du

monde de football !

J’irais bien les rejoindre

pour faire la fête !

Oui, mais n’oublie pas que notre

pédalo spatial n’a de carburant que

pour parcourir 25 années-lumière.

Après avoir compléter le tableau ci-dessous en respectant l’écriture scientifique, trouver sur quelle planète

habitent les zouzous :

Indices : - vitesse de la lumière : 300 000 km/s

- 1 an = 365,25 jours - 1 u.a = 1 unité astronomique = distance Terre-Soleil = 1,5.108 km

GALAXIE Voie lactée Voie lactée Voie lactée Gliese Cancri

PLANETE Mars Jupiter Eris Gliese 581 Cancri

Distance planète - Terre

7,8.101 Gm 6,3.108 km 37 u.a 1,94.1014 km …

Distance planète – Terre exprimée en

a. l … … … … 47 a.l

Ordre de grandeur de la distance

séparant la planète de la Terre (en a. l)

… … … … …

Les zouzous ont fait le voyage en ligne droite jusqu’à la Terre et trouvé là quelques compagnons de fiesta.

Après avoir dansé toute la nuit, ils se réveillent avec la migraine. Ils connaissent bien une petite planète

orbitant autour de l’étoile de Barnard à 56,39 Pm de la Terre où ils pourraient trouver un bon akaselzer et

faire le plein de leur pédalo spatial, mais ils se demandent s’il leur reste assez de carburant pour s’y rendre…

Sinon, peut-être pourraient-ils faire un crochet par la station service de Proxima Centauri à 4,24 a.l. de la

Terre ?

Les zouzous pourraient-ils atteindre l’une ou l’autre de ces destinations avec ce qui leur reste de carburant ?

Détaillez chacune des étapes de votre raisonnement.

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10-3 100 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 103 106 109 1012 1015 1018 1021 1024

Homme

Tour

Montparnasse

Rayon de la

terre

Distance

terre-lune

Distance

terre-soleil Etoile la

plus proche

Rayon de

notre

Galaxie

Galaxie d’

andromède

Rayon de

l’univers

observable Insecte

Globule

blanc

Molécules

Virus Atome

Noyau

d’atome Proton

1 mm 1 m 1 µm 1 nm 1 pm 1 fm 1 am 1 km 1 Mm 1 Gm 1 Tm 1 Pm 1 Em 1 Zm 1 Ym Yotta Zetta Exa Péta Téra Giga Méga kilo milli micro nano pico femto atto

2. Voyage dans l’univers ou dans le temps ?

2.1. Origine des éléments et de l’univers :

Correction activité préparée en devoir maison : Les éléments chimique de l’univers

Vidéo du big bang : http://cdsweb.cern.ch/record/1174242 ou http://www.youtube.com/watch?v=B1AXbpYndGc

Act 1 page 274 du livre : la naissance des éléments de l’univers

1. Les particules présentes dans le cosmos une seconde après le Big Bang étaient les _________________

2. Les premiers noyaux formés sont ensuite les plus_______ avec ______ protons : __________________

3. On est parti des particules simples pour former des _________ puis pour arriver ensuite à un

___________ plus complexes (noyaux plus ___________)

4. Les noyaux simples, les plus légers, se sont formés les premiers et en plus grand nombre, la formation

des atomes plus lourds étant venue ensuite par ____________ entre atomes plus légers. L’abondance

des éléments diminue au fur et à mesure que leur masse atomique ______________.

2.2. Dimensions dans l’univers :

Vidéo puissance de 10 : http://www.youtube.com/watch?v=o5Bfsxxj-8w&feature=youtube_gdata_player

Image du film avec commentaires : http://www.powersof10.com/

Le film « les puissances de 10 » propose un voyage de l’infiniment petit à l’infiniment grand. Au début du film

apparait un carré de coté égal à un ________________. Toutes les 10 secondes, ce coté est multiplié ou divisé

par ______ 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 ______ m, puis

l’univers tout entier quand ce coté vaut ______ m.

Il contient l’atome si son coté vaut _______ m, et le noyau atomique s’il vaut ______ m.

Il est donc important de maitriser l’écriture scientifique et les puissances de 10 ainsi

que de savoir donner un ordre de grandeur !

Livre interactif : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/sc_phy/site_php/pages_ext/visite_univers/

Taille de l’univers : http://www.planete-astronomie.com/la-taille-de-lunivers.html

http://www.universcience.fr/fr/science-actualites/film-as/wl/1248100321854/simulation-une-vision-de-l-

univers/

Bilan : voyage dans l’univers

Connaitre la vitesse de la lumière

Dans un milieu ___________ et ___________ la lumière se propage __________________________.

La valeur de la ________ de la lumière dans le vide est d’environ _______________

(C’est approximativement la même valeur dans ______)

Rq : On parle de _________ au lieu de __________ lorsqu’il n’y a pas déplacement de matière. La célérité de la lumière dans le vide est une vitesse limite (c’est la plus grande vitesse que l’on peut

atteindre).

Savoir expliquer que « voir loin c’est voir dans le passé »

Les objets qui nous entourent sont ___________ parce qu’ils nous ____________ de la lumière. Pour les objets de notre vie quotidienne, la date d’émission de la lumière ___________ pratiquement avec celle de la réception car les distances à parcourir sont __________ : nous voyons les objets tels qu’ils sont dans le ___________. En revanche, pour les objets éloignés (étoiles, galaxie…) la lumière peut voyager pendant des années voire des milliards d’années avant de nous parvenir. Nous voyons donc ces objets tels qu’ils étaient dans le ______ : «_______________________________________________» !

Connaître la définition de l’année-lumière

L’année-lumière (symbole a.l.) est la distance parcourue par la ____________, dans le ______, en une __________. Sa valeur approchée en mètre vaut 1 a.l = _______________________________________________.

Connaitre l’origine des éléments : Explosion d’une étoile :

Selon la théorie du ________, les premiers éléments, ________________, se sont assemblés il y a 13,7

milliards d’années. Les éléments de numéro atomique plus _________ (carbone, oxygène, azote…) sont

ensuite nés au cœur des étoiles avec des conditions extrêmes de _______________ et de ______________.

En fin de vie, les étoiles les plus massives _____________ et dispersent alors les éléments formés sous forme

de nuages de _______________ et de ______.

Notre système solaire s’est ainsi formé il y a 4,6 milliards d’années.

Le système solaire :

Il est formé d’une étoile, le ________________, autour de laquelle gravitent

8 planètes : _____________, _____________, _____________,

_____________, _____________, _____________, _____________,

_____________, des planètes naines, astéroïdes, comètes, météorites…

Notre galaxie, _____________________ est une organisation de 200 à 400

milliards d’étoiles dont notre soleil. L’univers comporte plusieurs centaines

de milliards de _______________, elles-mêmes regroupées en _________.

Dans le système solaire ou dans les galaxies, comme dans l’atome, l’espace entre les objets constituant le

système est essentiellement __________.

La lumière qui nous provient des objets cosmiques se propage dans le _________________.

Connaitre l’ordre de grandeur des dimensions dans l’univers :

Exprimée en mètre, la taille des objets qui remplissent l’espace depuis le _________________ jusqu’aux

_____________ est comprise entre ______ m et ______ m environ.

Savoir évaluer rapidement ou connaitre _________________________ d’une longueur permet de la situer sur

l’_______________ des longueurs qui composent notre univers. Il est ainsi possible de mémoriser certaines

longueurs

caractéristiques :

Devoir maison : Activité 1 page 242 exercice ci-dessous :

Calculer les ordres de grandeurs exprimées en m de ces distances à l’échelle astronomique et donner le

résultat avec un nombre de chiffres significatifs adaptés. Les représenter sur un axe de puissance de 10 :

- Distance Neptune soleil : 4,51.109 km

- Distance Sirius soleil : 8,80 a.l

- Distance Rigel soleil : 815 a.l

- Distance Centaurus soleil : 489 millions d’a.l

Mêmes questions pour les distances suivantes à l’échelle microscopique :

- Diamètre noyau Uranium : 14,8 fm

- Diamètre de l’atome Uranium : 0,285 nm

- Taille nanoparticule d’oxyde de zinc : 40 nm

- Diamètre moyen globule rouge : 7,2 µm.

Exercices suggérés : 1 à 4 page 250 – 15, 16, 19, 21 page 252 – 31 page 254. (la correction est sur le site)