4

De la Terre à la Lune

Calculer la durée \Delta t en secondes nécessaire à la lumière pour parcourir la distance Terre-Lune égale à d= 384 000 km.

5

La distance Terre-Soleil

Calculer la distance Terre-Soleil en mètres sachant que la lumière met 8 minutes et 20 secondes à effectuer ce trajet.

6

Sur l'autoroute du Soleil

Un véhicule sur l'autoroute mettrait environ 131 ans à effectuer l'équivalent de la distance Terre-Soleil.

Calculer sa vitesse moyenne et la comparer à celle de la lumière.

7

La longueur d'onde en mètres

La lumière visible est comprise entre \lambda_{1} = 400 nm et \lambda_{2} = 800 nm.

Convertir ces deux longueurs d'onde en mètres.

8

Le refroidissement d'un corps

Un corps chaud émet initialement une lumière bleutée. En refroidissant, celui-ci change de couleur jusqu'à ne plus émettre la moindre lumière visible.

Décrire l'évolution de la couleur perçue de ce corps.

10

Un voyage sur Mars

✔ MOD : Utiliser les propriétés des ondes

11

L'année-lumière

✔ MOD : Utiliser les propriétés des ondes

L'année-lumière est une unité de longueur correspondant à la distance parcourue par la lumière en une année terrestre, soit 365,25 j.

Calculer cette distance en mètres.

12

Le filament d'une ampoule

✔ APP : Extraire l'information utile dans un texte



Le filament est une partie métallique présente dans les vieilles ampoules domestiques, un courant électrique le traverse. En raison de sa résistance ohmique, le filament s'échauffe par effet Joule.
Expliquer pourquoi la couleur d'un filament peut émettre une lueur rougeâtre avec un courant faible, et une lumière jaune intense avec un courant plus fort.

13

Superman et le Soleil

✔ APP : Extraire l'information utile sur un graphique

Dans l'Univers DC, Superman, le plus puissant de tous les super-héros, affirme tirer ses pouvoirs du Soleil jaune du système solaire.

Doc. 1

Spectre visible des ondes électromagnétiques

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Doc. 2

Profil en intensité lumineuse relative du spectre solaire

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L'expression Soleil jaune est-elle justifiée d'après la longueur d'onde du maximum d'intensité lumineuse émise ?

14

Les raies d'émission du lithium

✔ APP : Extraire l'information utile sur un spectre

Le spectre d'émission du lithium est fourni ci-dessous.


Mesurer les trois longueurs d'onde des raies caractéristiques du lithium.

15

Les réverbères au sodium

✔ COM : Faire des conversions

Soumis à une excitation, les atomes de sodium émettent deux raies caractéristiques de couleur jaune-orange, relativement proches l'une de l'autre en termes de longueur d'onde :


Déterminer avec le plus de précision possible les longueurs d'onde des deux raies caractéristiques et évaluer l'incertitude de cette mesure.

16

Le son contre la lumière

✔ MOD : Utiliser les propriétés des ondes : vitesse de propagation

Le son se propage dans l'air avec une vitesse très faible comparée à celle de la lumière.

Calculer le rapport r entre les deux vitesses et préciser combien de fois la lumière se propage plus rapidement que le son.

Données

• Vitesse du son : v_{\text {son}}= 340 m·s^-1.

17

La foudre et le tonnerre

✔ MOD : Utiliser les propriétés des ondes : vitesse de propagation

Par temps orageux, il est possible d'observer un éclair s'abattre au loin et d'entendre quelques secondes plus tard le tonnerre.

Déterminer le décalage temporel \Delta t entre la perception visuelle de l'éclair et la perception sonore du tonnerre pour un impact de foudre ayant lieu à 3 km.

18

La course autour de la Terre

✔ MOD : Utiliser les propriétés des ondes : vitesse de propagation



Fictivement, on imagine une course entre le son et la lumière autour de la Terre. Les deux ondes se positionnent à l'équateur et se lancent au même moment.

Déterminer le nombre de tours N que parvient à faire la lumière avant que le son n'en finisse un seul.

Données

• Rayon de la Terre : R_T = 6 370 km ;
• Circonférence d'une sphère : C= 2 \pi \cdot R.