novembre 2011: Interrogation de Physique de niveau Seconde

M.Douezy

Description

Avec correction. Distances- année lumière- spectres et réfraction
Devoir Surveillé (DS) en Physique (2012) pour Seconde

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Extrait

Interrogation 2°5  mardi8 novembre 2011 M. Douëzy Durée : 1 heure ; calculatrice autorisée.

Exercice1: (/15) 1. a. Transformer les longueurs suivantes en mètres ; donner le résultat sous forme de notation (ou écriture) scientifique. 3 -32 311.10 μm ; 41.10km ; 9880pm ; 3,2.10 nm. 1. b. Classer ces longueurs par ordre croissant. 2. a. Convertir en m (si nécessaire) les longueurs suivantes et donner le résultat sous forme de notation scientifique : Taille d'un virus : 100 nm Taille d'une règle graduée : 20 cm Rayon de Mercure : 2440 km Distance Terre-Mercure : 57,9 millions de kilomètres Hauteur d'un immeuble : 50 m 17 Diamètre de notre galaxie : 9,5.10km 0 2.b. Classer ces longueurs sur un axe des puissances de 10 ; placer sur cet axe 0 et 10 . -10 3. L’Angström est une unité de longueur non légale. 1 Angström correspond à 10m. Le rayon de l’atome d’hydrogène est égal à 0,6 Angström. Exprimer ce rayon en m, mm, μm et nm ; donner le résultat en utilisant l’écriture scientifique.

Exercice2:( /7) La constellationde la Baleine est située dans la galaxie Wolf- Lundmark. 1.Calculer la durée (en secondes puis en années) que mettraitun 8-1 signal se propageantàlavitesse c=3,0.10m.sémis depuisla Terre pour parvenir dans cette constellation,distante de notre planète 19 de d =1,5.10km. 2. Donner la définition de l’année lumière. 3. Exprimer la distance entrela Terreetlaconstellationdela Baleine en a.l. 4. Siunhypothétiquehabitant de cette constellation recevait ence moment mêmeun signal identique en provenancedela Terre,de quellepériodegéologiquedateraitce signal? Données.Néogène: de 23 Ma à1,65 Ma avant notre ère (où«a» est le symbole del'unité«an»).Pléistocène:de 1,65 Ma à 10000 a avant notre ère. Holocène: période actuelle.

Exercice3:( /6) Il existe de la matière dans l'immense espace vide séparant les étoiles; elle est constituée de gaz (hydrogène essentiellement) et de poussières. À l'aide d'un télescope, on observe par exemple des nuages colorés appelés nébuleuses. Ces nébuleuses sont éclairées par des étoiles. Elles absorbent certaines radiations ; les gaz sous très faible pression sont excités et émettent une lumière colorée dont on peut observer latéralement le spectre d'émission. 1. Redonner leur nom aux deux spectres ci-contre. Justifier. 2. Comparer le spectre d'émission et le spectre d'absorption. Que remarque-t-on ?

Exercice4: (/5) 1. Recopier et compléter le schéma de la réfraction ci-contre. 2. Donner l’expression de la loi de la réfraction.

Milieu 1

Milieu 2

Corrigé Exercice1: 1. a. Transformation des longueurs : 3 -1-3 1 311.10 μm= 3,11.10m ;41.10 km= 4,1.10m ; -9 2-7 9880 pm = 9,880.10m ;3,2.10 nm= 3,2.10m. 1. b. Par ordre croissant, ces longueurs sont classées comme suit : 2 3-3 9880 pm < 3,2.10nm < 311.10μm < 41.10km.

2. a. Conversion des longueurs : -7 Taille d'un virus : 100 nm = 1,00.10m ; -1 Taille d'une règle graduée : 20 cm = 2,0.10m ; 6 Rayon de Mercure : 2440 km = 2,440.10m ; 10 Distance Terre-Mercure : 57,9 millions de kilomètres = 5,79.10m ; 1 Hauteur d'un immeuble : 50 m = 5,0.10m ; 17 20 Diamètre de notre galaxie : 9,5.10km = 9,5.10m. 2. b. Classement sur un axe des puissances de 10 : Distance Règle RayonTerre-M Diamètre Virus graduéeImmeuble Mercureercure Galaxie Longueurs 0 en m -7 -10 16 1020 1,00.10 2,0.1010 5,0.102,440.10 5,79.109,5.10 -10 -11 -8-5 -2 3. 0,6 Angström = 0,6.10m = 6.10m = 6.10mm = 6.10μm = 6.10nm. Exercice 2: 1. Durée de parcours du signal : 22 d1, 5.10 13 6 On a Dt11 15.10 s11,5.10 an 8 c3, 0.10 19 228-1 avec d = 1,5.10km = 1,5.10m et c = 3,0.10m.s .

2. Définition de l’année lumière : C’est la distance parcourue par la lumière (à la vitesse de la lumière dans le vide) pendant un an.

3. Distance d exprimée en a.l. : 6 D’après la définition précédente, si la lumière a mis 1,5.10années à parcourir la distance d, 6 c’est que cette distance d vaut 1,5.10a.l.

4. Période à laquelle le signal a été émis : D’après la question précédente, les habitants de la constellation de la Baleine voient la période Pléistocène.

Exercice3: 1. Le spectre issu de la transmission à travers le nuage de gaz est un spectre de raies d’absorption (raies noires sur fond coloré du spectre de la lumière blanche). Le spectre issu de la diffusion par le nuage de gaz est un spectre de raies d’émission (raies colorées sur fond noir).

2. Les longueurs d’onde des raies émises ou absorbées sont les mêmes : il s’agit des spectres d’émission et d’absorption du même élément (les spectres caractérisent l’élément).