Fiche d’exercices
Commence par les Premiers pas si tu as besoin d’être guidé(e), puis avance du ★ vers le ★★★★★. Les exercices marqués Type brevet sont rédigés comme au DNB. Tes réponses sont enregistrées sur cet appareil. Chaque exercice a sa correction détaillée, mais elle reste bloquée 15 minutes après ta première ouverture de cette page : cherche d’abord par toi-même !
Objets : la Voie lactée, la Lune, le Système solaire, le Soleil. Aide : la Lune tourne autour de la Terre ; le Soleil est une étoile de la Voie lactée.
a) Range-les du plus petit au plus grand.
b) Lequel est une étoile ?
c) Lequel est une galaxie ?
La lumière parcourt 300 000 km chaque seconde. La Lune est à 384 000 km. Aide : t = d ÷ c.
a) Pose la division 384 000 ÷ 300 000.
b) Donne le résultat avec son unité.
c) Que voit-on quand on regarde la Lune ?
Trois cartons percés d'un trou sont alignés devant une lampe. Aide : la lumière se propage en ligne droite.
a) Si les trois trous sont alignés, voit-on la lampe à travers ?
b) On déplace le carton du milieu. Que se passe-t-il ?
c) Quelle propriété de la lumière cette expérience montre-t-elle ?
Écris en notation scientifique puis donne l'ordre de grandeur en mètres :
a) Diamètre de la Terre : 12 742 km.
b) Distance Terre–Soleil : 150 000 000 km.
c) Taille d'un atome : 0,000 000 000 1 m.
Un faisceau laser fait l'aller-retour Terre–Lune en 2,56 s. Vitesse de la lumière : 300 000 km/s.
a) Quelle est la durée de l'aller simple ?
b) Calcule la distance Terre–Lune.
c) Pourquoi ce calcul ressemble-t-il à celui d'un sonar ?
c = 3,00 × 10⁵ km/s ; 1 an ≈ 3,16 × 10⁷ s.
a) Calcule la distance parcourue par la lumière en 1 an, en km.
b) Convertis cette distance en mètres.
c) Proxima du Centaure est à 4,24 al. Calcule cette distance en km.
Une lampe (supposée ponctuelle) éclaire un objet de 5 cm de haut placé à 30 cm d'elle. Un écran est à 90 cm de la lampe.
a) Fais un schéma avec les rayons qui délimitent l'ombre.
b) En utilisant la proportionnalité (Thalès), calcule la hauteur de l'ombre.
c) Comment évolue l'ombre si on rapproche l'objet de la lampe ?
Bételgeuse, une étoile de la constellation d'Orion, est à environ 550 al de la Terre. La galaxie d'Andromède est à 2,5 millions d'al.
a) La lumière de Bételgeuse que l'on reçoit aujourd'hui est partie quand ?
b) Si Bételgeuse explosait aujourd'hui, quand le verrait-on ?
c) La lumière d'Andromède est partie il y a 2,5 millions d'années. Que se passait-il alors sur Terre (premiers humains : ≈ 2 à 3 millions d'années) ?
En 1989, la sonde Voyager 2 survole Neptune, à environ 4,5 × 10⁹ km de la Terre. Les signaux radio voyagent à la vitesse de la lumière.
a) Calcule la durée du trajet d'un signal de la sonde vers la Terre.
b) Convertis en heures et minutes.
c) Pourquoi la sonde devait-elle être programmée pour agir seule pendant le survol ?
Un sténopé est une boîte noire percée d'un petit trou ; l'image d'un objet lumineux se forme renversée sur du papier calque au fond de la boîte.
a) Pourquoi l'image est-elle renversée ?
b) Un arbre de 12 m est à 30 m du sténopé, de profondeur L = 20 cm. Calcule la hauteur de l'image.
c) Que se passe-t-il si on agrandit beaucoup le trou ?
Avec un sténopé de profondeur L = 1,00 m, on obtient une image du Soleil de diamètre 9,3 mm. La distance Terre–Soleil vaut 1,50 × 10⁸ km.
Ne jamais regarder le Soleil directement, même à travers un instrument : risque de lésions irréversibles des yeux.
a) Écris la relation de proportionnalité entre diamètre de l'image, diamètre du Soleil, L et la distance Terre–Soleil.
b) Calcule le diamètre du Soleil.
c) Compare-le au diamètre de la Terre (12 742 km).
Le robot Perseverance explore la surface de Mars depuis 2021. Les ingénieurs lui envoient des ordres par ondes radio, qui se propagent à la vitesse de la lumière : c = 3,0 × 10⁸ m/s.
Elle varie selon les positions des planètes, d'environ 55 millions de km (au plus près) à environ 400 millions de km (au plus loin).
Le robot roule à environ 4 cm/s au maximum. Un obstacle peut surgir derrière une dune.
a) Convertis les deux distances en mètres (écriture scientifique).
b) Calcule la durée minimale et la durée maximale du trajet d'un ordre radio vers Mars.
c) Un ingénieur voit sur son écran une image d'obstacle envoyée par le robot. Combien de temps faut-il au minimum entre la prise de l'image et l'arrivée de l'ordre « stop » sur Mars (aller-retour) ?
d) Explique pourquoi le robot ne peut pas être piloté « en direct » comme une voiture télécommandée, et comment les ingénieurs ont résolu ce problème.
En 1676, l'astronome Ole Rømer remarque que les éclipses d'un satellite de Jupiter (Io) arrivent avec environ 22 minutes d'avance ou de retard selon que la Terre est proche ou éloignée de Jupiter. La différence de distance Terre–Jupiter entre ces deux situations vaut environ 2 fois la distance Terre–Soleil, soit 3,0 × 10⁸ km.
a) Pourquoi un retard apparaît-il quand la Terre est plus loin de Jupiter ?
b) Calcule la vitesse de la lumière que Rømer aurait pu en déduire (en km/s), avec 22 min.
c) Compare à la valeur actuelle (300 000 km/s). Calcule l'écart relatif en %.
d) Les mesures actuelles donnent environ 16,7 min. Recalcule c.