Exercices chapitre 1 http://jrivetspc.pagesperso-orange.fr 1
Pour pouvoir faire tous les exercices et donc les évaluations dans de bonnes conditions, il faut revoir les chapitres 3, 4, 5 de première S. 1 p 22 a. Mécaniques. Ces ondes correspondent à la propagation d ondes à l intérieur d un support matériel. b. Logarithmique. c. Spatiaux. Les rayonnements infrarouges et ultraviolets sont en effet absorbés par l atmosphère. d. Ultraviolets. Plus un corps est chaud, plus il émet des radiations de courtes longueurs d onde. e. Énergies, accélérateurs.
2 p 22 a. ondes radio; b. ultraviolet; c. n a pas d unité; d. augmente d une unité si l énergie libérée au foyer est multipliée environ par 30; e. flux de particules; f. infrarouge; g. arrêtés par l atmosphère ; h. le point de la surface de la Terre à la verticale du foyer.
9 p 23 a. La moyenne doit tenir compte du nombre de fois où un même résultat apparaît, on utilise une moyenne pondérée : f i n i i n =. f i On obtient n = 14 (14,25). b. La moyenne permet en une seule valeur de résumer l ensemble des mesures. Par contre, elle ne permet pas de voir si les mesures sont dispersées ou non. Il faut pour cela calculer l écart type. i
12 p 23 Lumière blanche R+V+B Lumière jaune diffusée : R+V a. Lorsqu un objet coloré est éclairé en lumière blanche (rouge + vert
+ bleu pour simplifier), il absorbe certaines radiations (ici le bleu) et en diffuse d autres (ici le vert et le rouge). La couleur perçue est le mélange des radiations diffusées par l objet (rouge + vert = jaune). Dans l exemple ci-dessous, l objet apparaît jaune lorsqu il est éclairé par de la lumière blanche. b. Les pigments absorbent un rayonnement ultraviolet et émettent un rayonnement visible qui a donc une plus grande longueur d onde que le rayonnement incident. 24 p 28 1. (a) Quatre étoiles géantes bleues apportent la plus grande partie de l énergie.
(b) L état fondamental est l état dans lequel se trouve l atome lorsqu il possède le moins d énergie. Un état excité correspond à un état dans lequel l atome possède plus d énergie que dans son état fondamental. (c) Lorsqu un atome passe d un état excité vers un état fondamental, il perd de l énergie. Cette énergie est cédée au milieu extérieur sous forme de rayonnement : un photon est émis. (d) La longueur d onde du rayonnement capable d ioniser l atome est de 91 nm. E = h = h c d où = hc E.
On trouve = 91nm. Cette longueur d onde correspond à un rayonnement ultraviolet ce qui est cohérent avec la ligne 13 du texte. Attention aux unités, convertir l énergie en Joule. 2. (a) Un objet diffuse la lumière qu il reçoit lorsqu il la renvoie dans toutes les directions. (b) La photo est prise en infrarouges invisibles pour notre œil, c est donc de fausses couleurs qui permettent de distinguer les différentes longueurs d onde. (c) Sur la photo c, on voit les poussières qui diffusent la lumière visible, sur la photo d on voit les étoiles situées dans le nuage car l infrarouge n est pas diffusé par les poussières qui sont alors invisibles (les poussière sont transparentes en infrarouge). (d) Ce sont les naines brunes qui émettent seulement dans l infra-
rouge (elles ne sont pas assez chaudes pour émettre dans le visible). 3. (a) C est la gravitation qui permet la condensation du nuage de poussières et de gaz. (b) Des réactions de fusions nucléaires se produisent dans une étoile. Ces réactions libèrent beaucoup d énergie. (c) Pour que les réactions se déclenchent, la température doit être supérieure à 10 MK. Cela se produit seulement si l étoile est suffisamment grosse.
25 p 29 Pour ce type d exercice on apprend à chercher que si l on ne regarde pas l aide du livre! Calculons, pour chacune des deux données, le nombre de neutrinos traversant une surface de 1 m 2 en une seconde (nombre de neutrinos par m 2 et par seconde). Les résultats sont donnés en faisant attention aux chiffres significatifs (précision des données). Dans le premier cas, il faut considérer la surface de la sphère de rayon égal à la distance Soleil-Terre (notée R), elle vaut S = 2 R. On rapporte ensuite le nombre de neutrinos traversant la surface S par seconde à l unité de surface (situation de proportionnalité)
et on a 2 10 38 4 R 2 = 2 10 38 4 (1,5 10 11 ) 2 7 1014 m 2 s 1 dans le deuxième cas, on connaît la surface étudiée, il suffit alors de rapporter à l unité de surface 65 10 9 65 109 = s 1 10 4 7 1014 m 2 s 1 Les deux données sont donc bien en accord. 22 page 27 a. Qualités de la méthode : grande sensibilité et non destructive.
b. Il faut donner aux particules l énergie suffisante pour interagir avec les atomes de la cible : les particules «bousculent» les électrons des atomes de la cible. c. La radioactivité est un phénomène aléatoire, on ne peut donc pas contrôler le nombre de particules émises. De plus cette méthode ne permettrait pas de contrôler l énergie des particules émises. d. Les atomes présents émettent des photons dans le domaine des rayons X. Lorsqu on recueille un rayonnement c est une signature de l atome. On retrouve sur le graphique des pics pour les énergies des photons émis qui correspondent à celles données pour le plomb : il s agit du massicot.