4° > Chap S5 : La vitesse de la lumière

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Sur une nouvelle feuille, créez un chapitre S5 intitulé « La vitesse de la lumière » puis faire l’activité 1.

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 Activité à rechercher avant de venir en cours

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Activité 1  : La lumière nous parvient-elle instantanément ?

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Galilée a tenté de mesurer la vitesse de la lumière mais il a compris qu’elle était trop grande pour être mesurée à son époque sur une petite distance. Voici un schéma qui résume son expérience :

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On sait maintenant qu’il lui aurait fallu qu’il puisse disposer d’un chronomètre très précis puisque le temps nécessaire à la lumière pour parcourir 1800 m est de 6 × 10-6 s soit 6 µs (ou 0,000006 s).

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Question :

Si Galilée avait eu un chronomètre avec une telle précision, quelle valeur aurait-il obtenu pour la vitesse de propagation de la lumière dans l’air ?

Indication : Reportez-vous au chapitre sur la vitesse si vous ne savez plus comment faire. Répondez en respectant la structure de réponse suivante :

  • a) formule
  • b) application numérique (conversion ?)
  • c) Phrase réponse de conclusion.

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Activité 2  : Valeur retenue pour la vitesse de la lumière

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1° On notera dans le cours :

« La vitesse de la lumière dans le vide vaut c = 3,00 × 108 m/s (ou 300 000 000 m/s). »

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2° La valeur c = 3,00 × 108 m/s est une valeur arrondie. Quelle est l’ordre de grandeur qui correspond à cette donnée numérique ? (voir indication*)

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*Indication : L’ordre de grandeur correspond à l’exposant de la puissance de 10 associée au nombre.

Exemple : 2,38 × 10-3 à pour ordre de grandeur -3

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Activité 3  : Combien de temps mets la lumière du Soleil pour parvenir sur Terre ?

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Donnée : On pourra utiliser la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide : c = 3,00 × 108 m/s (ou 300 000 000 m/s)

La distance d entre la Terre et le Soleil est de 150 millions de km.

1° Choisir les valeurs de d qui correspondent à la valeur indiquée ci-dessus et recopier vos choix dans votre cours :

  • 150 000 km
  • 150 000 000 km
  • 150 000 000 m
  • 150 000 000 000 m
  • 1,5 × 105 km
  • 1,5 × 108 km
  • 1,5 × 1011 m
  • 1,5 × 1014 m

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2° Utiliser cette valeur (sous la forme que vous voulez) ainsi que la valeur de la vitesse de la lumière (voir ci-dessus) pour calculer la durée du trajet de la lumière du Soleil pour parvenir jusqu’à la Terre.

Répondez en respectant la structure de réponse suivante :

  • a) formule
  • b) application numérique (conversion ?)
  • c) Phrase réponse de conclusion
  • d) Convertissez ce résultat en min et seconde.

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Activité 4  : L’année-lumière

Répondez au quiz qui vous est proposé

Pour accéder au module « S’ENTRAÎNER : L’année-lumière (1)« , cliquez sur le lien https://edu.tactileo.fr/GO et utiliser le code ci-dessous

Pour tous les groupe-classe, utiliser le code CSEB

Répondez au quiz qui vous est proposé et noter votre cours…

1° Une année lumière est-elle une unité de distance ou de temps ?

2° Recopier le calcul qui vous permet de recalculer la valeur d’une année-lumière.

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Activité 5  : La lumière qui provient de l’étoile la plus proche (après le Soleil)

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Voici un extrait d’un journal scientifique d’astronomie :

« L’étoile la plus proche de la Terre après notre Soleil qui peut être considéré comme notre voisin, s’appelle « Proxima du Centaure ». Elle est située à 4,3 années-lumière de la Terre. Cette distance peut paraître immense quand on sait que la valeur d’une année-lumière est de 9,5 × 1015 m, pourtant nous ne nous sommes pas beaucoup avancés dans l’univers car nous n’en sommes qu’à la première étoile rencontrée. »

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1° Combien de temps met la lumière pour faire ce trajet ?

2° Connaissant la valeur d’une année lumière, calculez cette distance en m.

Répondez en respectant la structure de réponse suivante :

  • a) formule
  • b) application numérique (conversion ?)
  • c) Phrase réponse de conclusion.

3° Calculez le rapport de grandeur entre cette distance et la distance qui nous sépare du Soleil

4° Pourquoi peut-on affirmer dans l’extrait du magazine scientifique ci-dessus, que le Soleil peut être considéré comme « notre voisin » ?

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Activité 6  : La lumière se propage dans les milieux transparents

La lumière se propage aussi dans l’eau

Quelques valeurs de la vitesse de la lumière sont regroupées dans le tableau suivant :

Questions :

1° Quel est le mot de vocabulaire utilisé dans ce tableau pour nommer la vitesse quand il s’agit d’une onde lumineuse ?

2° La célérité de la lumière est-elle la même dans l’eau que dans l’air ?

3° D’après ce tableau, dans quel milieu la lumière se propage-t-elle le plus vite ?

Pour info :

D’après la théorie de la relativité d’Einstein, la célérité (ou vitesse) de la lumière dans le vide est une vitesse maximale qui ne peut pas être dépassée.

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 Bilan

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Cliquez sur le lien suivant pour accéder à la CARTE MENTALE de ce chapitre.

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 Corrigés

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Des éléments de correction apparaitront ci-dessous lorsque le chapitre aura été complété.

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Corrigés accessibles :

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