05/10/2012 DEVOIR N°1 - Calculatrice autorisée Page 1/2

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05/10/2012
Prénom : ................................................
Classe : 2nde 5
DEVOIR N°1 - Calculatrice autorisée
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I. Les puissances de 10 : Répondre sur la feuille
1. Mesures et puissances de 10 : cocher la (ou les) bonne(s) réponse(s)
1.1. Un atome a pour diamètre moyen 0,000 000 000 1 m, soit :
10-9 m ;
10-11 m ;
10-10 m ;
109 m ;
1011 m ;
1010 m
1.2. Notre galaxie a une longueur moyenne de 850 000 000 000 000 000 km, ce qui représente :
8,5 × 1020 m ;
8,5 × 1012 m ;
8,5 × 1012 km ;
8,5 × 1014 m ;
8,5 × 1017 km ;
8,5 × 1017 m
1.3. Le rayon de la Terre est de 6400 km, soit :
6,4 × 101 m ;
6,4 × 106 m ;
6,4 × 103 m ;
6,4 × 103 km ;
6,4 × 104 km ;
6,4 × 10-3 km
2. La notation scientifique
2.1. Qu’appelle-t-on notation scientifique d’un nombre ?
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
2.2. Ecrire les mesures suivantes en notation scientifique
12 µm = ................................................ µm ; 6,4 km = ................................................ km
100 m = ................................................ m ; 120 km = ................................................ km
3. L’ordre de grandeur
3.1. Qu’appelle-t-on l’ordre de grandeur d’un nombre ?
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
3.2. Convertir les longueurs suivantes en mètres puis donner l’ordre de grandeur de ces longueurs :
5 cm = .......................... m ≈ ............ m ; 3,5 km = .......................... m ≈ ............ m ;
23 nm = .......................... m ≈ ............ m ; 2 µm = .......................... m ≈ ............ m
II. L’atome
1. Constitution et structure d’un atome
1.1. Rédiger en donnant les constituants d’un atome et leur charge éventuelle. Préciser la structure d’un atome.
2. Un noyau d’aluminium. Répondre sur la feuille
• Un noyau d’aluminium est noté 27
13Al
2.1. Quel est le nombre de protons du noyau ? ............ ; Quel est le nombre de neutrons du noyau ? ............ ;
Quel est le nombre d’électrons dans le noyau ? ............
2.2. Quelle est la charge du noyau ? ............ × e (avec e « charge élémentaire »)
3. L’atome d’hydrogène
• L’atome d’hydrogène est le plus petit atome. Son rayon R est 52,9 pm (1 pm = 10-12 m) et le rayon r de son
noyau est 1,2 fm (1 fm = 10-15 m)
3.1. Donner l’écriture scientifique en m puis l’ordre de grandeur de ces deux rayons R et r.
R
r
3.2. Calculer le rapport de ces deux rayons soit . Interpréter le résultat.
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III. La machine à remonter le temps
• Le document suivant est extrait du livre d’Hubert Reeves « Patience dans l’azur », le Seuil (1996)
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« Nous savons aujourd’hui que, comme le son, la lumière se propage à une vitesse bien déterminée […]. Cela
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équivaut à une vitesse d’environ trois cent mille kilomètres par seconde, un million de fois plus vite que le son dans
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l’air. Il faut bien reconnaître que, par rapport aux dimensions dont nous parlons maintenant, cette vitesse est plutôt
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faible. A l’échelle astronomique, la lumière progresse à pas de tortue. Les nouvelles qu’elle nous apporte ne sont
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plus fraîches du tout !
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Pour nous, c’est plutôt un avantage. Nous avons trouvé la machine à remonter le temps ! En regardant loin, nous
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regardons tôt. La nébuleuse d’Orion nous apparaît telle qu’elle était à la fin de l’empire romain, et la galaxie
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d’Andromède telle qu’elle était au moment de l’apparition des premiers hommes, il y a deux millions d’années. A
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l’inverse, d’hypothétiques habitants d’Andromède, munis de puissants télescopes, pourraient nous voir aujourd’hui
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l’éveil de l’humanité sur notre planète…
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Les objets les plus lointains sont les quasars. Ce sont en fait des galaxies […]. Certains quasars sont situés à douze
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milliards d’années-lumière. La lumière a voyagé pendant douze milliards d’années. C’est à dire quatre-vingts pour
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cent de l’âge de l’Univers… C’est la jeunesse du monde que leur lumière nous donne au terme de cet incroyable
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voyage. »
1) Quelle est la vitesse, notée c, de la lumière dans le vide ? Donner le résultat d’abord en kilomètres par seconde puis
en mètres par seconde
2) En déduire la vitesse v du son dans l’air en mètres par seconde.
3) Expliquer la phrase « En regardant loin, nous regardons tôt » (lignes 6-7)
4) A partir des indications du texte, proposer une définition de l’année-lumière, appelée aussi année de lumière.
5) Exprimer l’année de lumière a.l. en mètres. Détailler votre calcul.
6) D’après le texte d’Hubert Reeves, quel serait l’âge de l’Univers ? (lignes 12-13)
• En septembre 2012, grâce au télescope spatial Hubble et à la relativité générale d'Einstein, des chercheurs ont pu
observer une galaxie lointaine qui remonte à l’aube de l'Univers, 500 millions d'années seulement après le BigBang. Cette galaxie est située à une distance de 13,2 milliards d'années de lumière
7) D’après cette dernière information, à quand remonte le Big-Bang ? Détailler votre raisonnement.
Le résultat est-il en accord avec la question 6) ?
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