2017/2018 Chapitre 3DCL.2 : Usain Bolt et E.T. Chapitre 3DCL.2 : Usain Bolt et E.T. atomique

Transcription

1 A) Usain Bolt 2017/2018 atomique 1) Calcul de vitesse Usain Bolt peut-il gagner face à un scooter? Usain Bolt court le 100 m en 9,58s. Va-t-il plus vite qu un scooter roulant à 40 km/h? vitesse d Usain Bolt : 100 9,58 = 10,44 Usain Bolt cours à 10,44 m/s Pour comparer à la vitesse d un scooter il faut le calculer en km/h 100 m = ( ) s= 0,1 km 9.58 s = (9, ) h = 0,00266 h 0,1 0,00266 = 37,59 Usain Bolt cours à 37,59 km/h : il est un peu moins rapide qu un scooter. A retenir : Un objet parcourt la distance d pendant la durée t. Sa vitesse moyenne est : v = d donc t = d et d = v t t v Unité : Si d en km et t en h : v est en km/h 2) Vitesse moyenne et vitesse instantanée La vitesse calculée est une vitesse moyenne. Essayons de calculer la vitesse instantanée avec une vidéo. 6

2 Vitesse instantanée d Usain Bolt 1. Lancer aviméca. 2. Avec le menu fichiers, ouvrez un clip video 3. Dans le dossier public/roy, ouvrez le fichier UsainBolt.avi 4. Dans le menu Pointages/configuration rapide/fond clair cliquez sur 2 points 5. Sur la droite, cliquez sur l onglet Mesures (voir ci contre) 6. A l aide des flèches allez jusqu aux images que vous avez à traiter (voir ci contre). 7. Repérez un point fixe apparaissant sur toutes les images que vous avez à traiter. 8. Revenez sur la première image que vous avez à traiter. 9. Cliquez sur le point fixe puis sur l épaule gauche d Usain Bolt (athlète en jaune le plus proche) 10. L application passe directement à l image suivante. Recliquez sur le point fixe puis sur l épaule gauche d Usain Bolt pour toutes les images que vous avez à traiter. 11. Cliquez sur l icône PP la plus à droite pour copiez vos données(voir ci contre). 12. Choisissez «tabulation» comme séparateur 13. Ouvrez LibreOffice calc 14. Collez vos données dans un fichier 15. Dans la colonne F, calculer x1-x2 16. Un pixel vaut 0,04 m. Dans la colonne G, calculer X = x1-x2 en mètre 17. Dans la colonne H, calculez la vitesse instantanée: divisez la différence entre deux coordonnées par la différence entre les deux temps correspondant (X1-X2)/ (t1-t2) 18. Dans la colonne I, calculez la vitesse en km/h 19. Sauvez votre fichier dans le dossier public/roy 7

3 /2018 Vitesse (km/h) Temps (s) 3) Description du mouvement Pour décrire un mouvement, on décrit l évolution de la vitesse et la trajectoire. Définition : Quand la vitesse augmente pendant un mouvement on dit qu il est accéléré Quand la vitesse reste constante on dit qu il est uniforme Quand la vitesse diminue on dit qu il est décéléré Quand la trajectoire est une droite on dit qu il est rectiligne Quand la trajectoire est un cercle on dit qu il est circulaire 8

4 B) Distance astronomique 2017/2018 UNE HISTOIRE D EXTRATERRESTRE Document 1 : «Nous savons aujourd hui que la lumière se propage à la vitesse de km s - 1 : par rapport aux dimensions dont nous parlons, cette vitesse est plutôt faible! Les informations qu elle nous apporte ne sont plus fraîches du tout! En regardant loin, on regarde donc «tôt». La galaxie d Andromède nous apparaît telle qu'elle était il y a deux millions d'années, au moment ou les premiers hommes apparaissaient sur Terre... Les objets les plus lointains visibles au télescope sont les quasars. [ ]Certains quasars sont situés à douze milliards d années de lumière, la lumière qui nous en arrive nous informe donc sur la jeunesse de l Univers. Tout autour notre regard plonge vers le passé.» (Hubert Reeves, «Patience dans l azur», Le Seuil 1996) Document 2 : Cinéma et sciences Dans le film E.T, de Steven Spielberg, le petit extra-terrestre E.T a été accidentellement abandonné sur Terre par une mission extraterrestre. Protégé par de jeunes enfants, il réussit à bricoler un dispositif pour envoyer un signal radio à ses parents, habitants d un système planétaire, autre que le notre, dont l étoile Alpha est visible dans le ciel. La fin du film relate les adieux déchirants, quelques jours plus tard, entre E.T et ses jeunes amis au moment où les siens viennent le rechercher à bord d un vaisseau spatial. Source : Physique Chimie 2 nde, p Collection SIRIUS, Nathan Ed Document 3 : Ondes radio et lumière Les ondes radio font partie comme la lumière des ondes électromagnétiques. Elles se propagent donc à la même vitesse. Document 4 : Alpha de Centaure L étoile Alpha du centaure est la plus proche du système solaire. Elle est distante de plus de 4 années lumières de la Terre. En vous appuyant essentiellement sur les documents 2, 3, 4, répondre à la problématique suivante : «Le scénario du film vous paraît-il possible?» Travail attendu : Relever les informations utiles apportées par chacun des documents en les surlignant sur l énoncé. Identifier et reformuler par écrit le(s) problème(s) scientifique(s) que pose le scénario de ce film. (vous pouvez reformuler par une question) Rédiger un paragraphe (5 à 10 lignes environ), pour répondre à la problématique générale ou à votre question en mettant en relation les informations issues des documents. Compétences Capacités Niveau de maîtrise S APPROPRIER Trier l information Identifier un problème VALIDER Valider ou invalider un fait COMMUNIQUER Présenter une argumentation cohérente, complète Utiliser un vocabulaire spécifique adapté connu Remarques : pour mesurer les distances dans le système solaire les astrophysiciens utilisent souvent l unité astronomique (u.a.). Pour mesurer des distances plus grandes ils utilisent les années lumière (a.l.) Il y a proportionnalité entre ces unités et les autres unités de distances 9

5 Définitions : L unité astronomique (abréviation u.a.) correspond à la distance moyenne entre la Terre et le Soleil. Elle vaut approximativement km L année de lumière correspond à la distance parcourue par la lumière en une année. Elle vaut 9, km. Exemples : 1. Mars de situe à 2, km. Convertissez cette distance en unité astronomique. 2. Neptune se situe à 30,11 u.a. Convertissez cette distance en km. 3. On estime que la taille du système solaire est de km. Convertissez cette distance en année de lumière. C) Atomes 1) Particules chargée Séances tablette : Room Socrative : AHSNHGYL 10

6 Les charges électriques Visionnez la vidéo pour répondre aux questions 1. Combien dénombre-t-on de forces fondamentales?? 1? 2? Quelle est la force la plus puissante?? La gravitation? La force électromagnétique La force nucléaire forte? La force nucléaire faible 3. Où intervient la force nucléaire forte?? Entre les planètes? Entre les molécules? Entre les atomes? Entre le noyau et les électrons Dans le noyau 4. Qui transporte la force nucléaire forte?? Les hadrons Les gluons? Les bosons? Les leptons? Les photons 5. Quel est la taille d un noyau atomique? m? m? 10 5 m? 10-5 m? m m 6. Quelle(s) manifestation(s) peut-on observer de la force électromagnétique? Les aimants La lumière L électricité? La radioactivité béta? Le mouvement des planètes 7. Comment appelle-t-on les charges de la force électromagnétique?? Rouges, vertes, bleues Positives, négatives? W +, W -, Z 0 8. Quelle est la portée de la force électromagnétique?? m? m Infinie 9. Qui transporte la force électromagnétique?? Les hadrons? Les gluons? Les bosons? Les leptons Les photons 10. Quelle(s) manifestation(s) peut-on observer de la force nucléaire faible?? Les aimants? La lumière? L électricité La radioactivité béta? Le mouvement des planètes 11. Quelle est la portée de la force nucléaire faible? m? m? Infinie 12. Qui transporte la force nucléaire faible?? Les hadrons? Les gluons Les bosons? Les leptons? Les photons 13. Quelle est la force la moins puissante? La gravitation? La force électromagnétique? La force nucléaire forte? La force nucléaire faible 14. Quelle est la portée de la force de gravitation?? m? m Infinie 15. La théorie de la mécanique quantique décrit L infiniment petit? L infiniment grand 16. Quelle(s) force(s) sont décrite(s) par la mécanique quantique? La gravitation La force électromagnétique La force nucléaire forte La force nucléaire faible 17. La théorie de la relativité générale décrit? L infiniment petit L infiniment grand 18. Quelle(s) force(s) sont décrite(s) par la relativité générale La gravitation? La force électromagnétique? La force nucléaire forte? La force nucléaire faible Ensuite vous pouvez visionner 11

7 Définition : Une particule qui se déplace lorsqu une tension entre 2 cotés de la particule est dite chargée. Si la particule ne n est pas mise en mouvement, on dit que la particule est neutre électriquement Si elle est attirée par la borne positive, on dit qu elle est chargée négativement Si elle est attirée par la borne négative, on dit qu elle est chargée positivement. 2) Atomes m Noyau (charge positive) Vide Électrons (charge négative) m Géométrie de l atome (A retenir) : On observe deux parties dans l atome : o des électrons qui tournent autour d un noyau. o le noyau est constitué de proton et de neutron Propriétés électriques (A retenir) : L atome est neutre électriquement. Les électrons ont une charge négative. Les protons ont une charge positive Les neutrons ont une charge neutre Le noyau a une charge positive. Un atome contient autant de protons que d électrons. Remarque : Chaque type d atome possède un nombre différent de proton dans son noyau. On appelle cela le numéro atomique. Ces atomes sont classés dans un tableau appelé tableau périodique (fiche 24 du livre). Séance Numéritab : Classification périodique Dmitri Mendeleïev présenta en 1869 une classification des atomes connus alors. 12

8 Elle était basée sur la masse et sur les propriétés chimiques de ces atomes. En particulier dans les atomes rangés dans une même colonne ont des propriétés chimiques semblables. A l aide des vidéos du site indiquez avec quel type de substances ces atomes sont particulièrement réactifs: - Les alcalins (éléments de la 1ère colonne, à l exception de l hydrogène) Ils réagissent avec l eau. - Les alcalino-terreux (éléments de la 2ème colonne) Ils brûlent en produisant beaucoup de lumière. - Les halogènes (éléments de la 17ème colonne) Ils réagissent avec les métaux. - Les gaz nobles (éléments de la 18ème colonne) Ils produisent de la lumière quand un courant électrique les traverse. Exemple : A remplir avec le tableau périodique (dernière page du livre). Atome Symbole Nombre d électrons Nombre de protons Carbone C 6 6 Hydrogène H 1 1 Oxygène O 8 8 Azote N 7 7 Fer Fe Chlore Cl Cuivre Cu Sodium Na Bilan : Repérer différents types de mouvement. Calculer avec la formule de la vitesse Savoir ce qu est une unité astronomique, une année de lumière Convertir des u.a. des a.l. et des km Calculer avec des puissances de 10 Décrire l intérieur de l atome. Savoir ce qu est une particule chargée. Savoir que l électron est négatif, le proton positif et le neutron est neutre. Savoir qu un atome est neutre. 13