Séquence N 1 : La vitesse

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Marie-Laure Laviolette
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1 Niveau : Cycle 4-4 ième Objectifs : Trouver la relation de la vitesse en fonction de la distance et de la durée t Le cas particulier de la vitesse de la lumière Distances astronomiques Séquence N 1 : La vitesse Thème : Mouvement et interactions Compétences visées COM2 COM3 SYS1 SYS5 Séances : (3h) Relation entre vitesse, distance et durée dans le cas d un mouvement uniforme Vitesse de la lumière Ordres de grandeur des distances dans l univers, l année-lumière

Séance N 1 : Relation entre vitesse, distance

Objectifs : SYS1 Voici quelques compteurs de

de vitesse et associe chaque unité que tu as

permettant de calculer une vitesse Compteur de

2 Séance N 1 : Relation entre vitesse, distance et durée dans le cas d un mouvement uniforme Objectifs : SYS1 Voici quelques compteurs de vitesse Dans le cas de ton choix, écris l unité de vitesse et associe chaque unité que tu as écrite à une grandeur Déduis-en la formule permettant de calculer une vitesse Compteur de voiture française Compteur de voiture britannique anémomètre

3 Km/h = d/t Ou mph = d par t Ou m/s = d/t On en déduit que v=d/t Conclusion : On a la relation : V (en km/h) = d (en km) t (en h) V (en m/s) = d (en m) t (en s) On peut écrire le triangle de Pascal d On donc v= d t Ou d = v t V t Ou t = d v Exercices divers

Objectifs : Séance N 2 : Vitesse de la lumière II) La vitesse de la lumière Il a fallu longtemps pour imaginer que la vitesse de la lumière n est pas infinie.

4 Objectifs : Séance N 2 : Vitesse de la lumière II) La vitesse de la lumière Il a fallu longtemps pour imaginer que la vitesse de la lumière n est pas infinie. Pour s en rendre compte, les distances usuelles ne suffisent pas et c est grâce à la perspicacité de certains que nous sommes arrivés à une première estimation de la vitesse de la lumière. Prenons l activité 2 P198 : Réponses : 1) Römer était un astronome danois du 17 ième siècle. 2) L observation des satellites de Jupiter est soit en retard, soit en avance par rapport aux calculs estimés. La lumière émise par ces satellites mettrait donc un temps plus long à nous parvenir quand les satellites sont loin de nous. 3) La vitesse de la lumière estimée par Römer est de plusieurs centaines de milliers de km/s. Même à plusieurs km d une lampe, la lumière parcourt cette distance à une telle rapidité qu elle nous apparaît instantanée.

Prenons l activité 2 P193 : Réponses : 1) La distance séparant l œil du miroir est de 8,633 km 2) La lumière effectue un aller-retour Suresnes Montmartre en 55 millionièmes de s 3) La distance

5 Prenons l activité 2 P193 : Réponses : 1) La distance séparant l œil du miroir est de 8,633 km 2) La lumière effectue un aller-retour Suresnes Montmartre en 55 millionièmes de s 3) La distance parcourue par l œil est de 17,266 km. 4) La vitesse vaut donc v=d/t = 17,266/ = km/s = km/h 5) Bien entendu, en 1849 les mesures de distance et de temps n étaient pas très précises. 6) Conclusion : La vitesse de la lumière a été calculé en chronométrant un aller-retour de la lumière sur une longue distance. Aujourd hui les appareils plus précis permettent de mieux estimer cette valeur qui vaut exactement m/s On retiendra que la vitesse de la lumière vaut c= km/s = m/s

Séance N 3 : Ordres de grandeur des distances dans l univers, l année-lumière Objectifs : Dans star wars, le faucon millenium voyage à la vitesse de la lumière.

6 Séance N 3 : Ordres de grandeur des distances dans l univers, l année-lumière Objectifs : Dans star wars, le faucon millenium voyage à la vitesse de la lumière. Combien de temps faut-il pour aller de Tatooine à Nabu ou Pendor? On a l impression que le faucon millénium met quelques secondes, minutes au pire quelques heures pour aller sur une autre planète Si le faucon millénium allait de la Terre au soleil, il mettrait 8 minutes et 20 secondes

Prenons l activité 4 P195 Réponses : 1) Les temps représentés sur les figures sont les temps mis par la lumière pour parcourir les distances montrées.

7 Prenons l activité 4 P195 Réponses : 1) Les temps représentés sur les figures sont les temps mis par la lumière pour parcourir les distances montrées. 2) La lumière met 3 min pour aller du Soleil à Mercure et 43 min min pour aller du Soleil à Jupiter. Le faucon millénium mettrait donc plus de 4h pour aller de la Terre à Neptune 3) Proxima du Centaure est l étoile la plus proche de la terre après le soleil. La lumière met 4,3 ans pour aller de Proxima du Centaure au soleil. Le faucon millénium mettrait donc 4,3 an pour aller dans le système planétaire le plus proche du notre 4) On d=v*t = * 8 * 60 = 144 millions de km entre le Soleil et la Terre 5) On a d=v*t = * 4,3*365*24*3600 = km = milliards de km entre Proxima du Centaure et la terre 6) On a d=v*t= * *365*24*3600= km = 1,6 milliards de milliards de km entre le nuage de Magellan et la Terre.

8 7) Les distances astronomiques sont si grandes qu on ne peut rien y comprendre. Le fait de remplacer ces énormes distances par des temps raccourcit considérablement la taille des chiffres utilisés. Le faucon millénium mettrait donc plusieurs années voire plusieurs siècles pour aller d un système planétaire à un autre. Les distances dans l univers sont si grandes que le voyage interstellaire est impensable même dans les films de science-fiction 8) Conclusion : On peut calculer une distance astronomique à l aide de la lumière. Il suffit de remplacer la distance par le temps mis par la lumière pour parcourir cette distance. On utilise couramment l année-lumière, la distance parcourue par la lumière en une année.

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