Partie I : Exploration de l'espace
 
P1 : Echelle des longueurs dans l'Univers
Docs P1

Histoire des mesures
Zooms à l'intérieur de la matière (Cité des Sciences).
Chiffres significatifs et précision d'une mesure (A. Willm).
Découverte du système solaire : Les Neuf Planètes (Remarque : Pluton perd son statut : plus que huit planètes dans le Système solaire !)

La définition de ce qu'est une planète a changé et l'on compte désormais 8 planètes, 4 telluriques (Mercure, Vénus, Terre, Mars) et quatre géantes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) ainsi que 3 planètes naines (Cérès dans la ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter, Pluton et Eris alias Xéna, (2003 UB 313) dans la ceinture de Kuiper).


En vidéo, les ordres de grandeurs des astres :

Données sur les planètes du système solaire.
Les nanotechnologies et leurs applications (ENS).


Exos P1

Puissance de 10 : QCM et animation (programme de 4690 Ko A. Willm)
Ordres de grandeur dans l'Univers : ordres de grandeur et puissances de 10 / dimensions dans l'Univers (A. Willm) / classement de longueurs
Chiffres significatifs : QCM
Exercice : puissances de 10

Ecriture des nombres en notation scientifique

P2 : Mesurer des longueurs
Docs P2

Comment a-t-on découvert que la Terre était ronde ?

(mp3 : 4,7Mo / Les Petits Bateaux sur France Inter)

TP P2

La mesure de l'arc de méridien Dunkerque-Barcelone : l'aventure de Delambre et Méchain... (P. Federici)

Simulations P2


Si vous rencontrez des difficultés pour voir les animations flash, utilisez ce lien.

Instruments : utiliser les animations suivantes pour savoir effectuer une lecture de longueur.
 - pied à coulisse
 - micromètre
Mesure du rayon de la Terre : animations qui présentent la méthode d'Eratosthène 1 puis 2.

Mesure de la longueur d'une molécule - expérience de Franklin :
- simulation de l'expérience historique (O. Calvosa)
- une molécule présente dans l'huile : acide oléique (vous pouvez mesurer la longueur de la molécule ainsi : clic-droit sur la molecule/select/distance puis cliquer sur 2 atomes pour connaître la distance qui les sépare)
- l'expérience en vidéo

Vidéo réalisée par le cesu.

Exos P2

Principe du sonar : exercice interactif (A. Willm).
Conversions : longueurs, surfaces et volumes Interlude
Détermination de la distance Terre-Lune par écho laser
Exercices : match de foot / diamètre apparent / dimension apparente

P3 : Lumière et mesures de longueurs
Exos P3

Exercices : année de lumière / foudre
Quizz : testez vos connaissances en astronomie !

Docs P3

Voyage à la vitesse de la lumière dans l'univers : combien de temps faut-il pour aller à un endroit à 300 000 km/s ? (A. Willm)
Histoire des mesures de la vitesse de la lumière : à partir du moment où l'on a commencé à mettre en doute l'instantanéité de la lumière à celui où sa vitesse est devenue une constante scientifique, il se sera écoulé… 10 siècles. C'est cette longue histoire, pleine de rebondissements qu'entreprend de raconter, ici, Jamy, l'animateur du magazine "C'est pas sorcier".
Une vidéo éditée par le CERIMES.




Nous avons vu en cours le principe de la mesure de la distance d'étoiles proches par la méthode de la parallaxe (Jacques Murienne).
Cette méthode trouve ses limites pour les étoiles distantes de plus de quelques milliers d'a.l. : les angles deviennent trop petits pour être mesurables.
Il existe alors d'autres méthodes.
Les céphéïdes :
   - les céphéïdes (Jacques Murienne) : présentation de ces étoiles et historique de la découverte d'Henrietta Leavitt,
   - variables pulsantes (université de la Méditerranée, cours de Jacques Gispert) : voir en particulier les courbes de delta céphée et l'analogie avec les guirlandes de Noël !
Une autre méthode de mesure des distances : les supernovae de type Ia (Jacques Murienne).

A propos de la mesure de la distance Terre-Lune :
 - quelques compléments sur la réalisation de cette mesure (académie de Caen),
 - une photo d'un réflecteur lunaire et d'une station laser (Nasa),
 - un élément du réflecteur (CNES),
 - le principe des catadioptres de ces réflecteurs qui renvoient la lumière dans la même direction que le faisceau entrant (Wikipedia).

P4 : Spectres lumineux
Simulations P4
Animations :
 - animation : réfraction et réflexion totale + une photo d'une tortue illustrant le phénomène de réflexion totale !
 - dispersion de la lumière par un prisme, spectres d'émission et d'absorption
 - les ondes électromagnétiques : présentation des différentes bandes du spectre, représentation d'un onde électromagnétique.
 -  loi de Planck : couleur et température
 - spectres d'émission et d'absorption des élèments (A. Willm)
 - spectre du Soleil / analyse du spectre du Soleil (A. Willm)
 - le monde extérieur tel qu'il est vu par le poisson (Fu-Kwun Hwang).
 - la physique de l'arc en ciel (G. Tulloue)
Docs P4

La fibre optique : principe + animation (G. Tulloue) + une application : chirurgie endoscopique.
L'indice de réfraction de l'air varie avec la température de l'air ce qui peut donner naissance à des mirages : la lumière est réfractée et elle ne se propage plus en ligne droite.
Un exemple de mirage froid :


Question : peut-on dépasser la vitesse de la lumière ?
Activités et compléments sur les spectres stellaires :
 - les documents nécessaires à l'exploitation du TP L'étoile mystérieuse
 - spectre de l'étoile Rigel (J.F. Noblet)
 - spectre du Soleil et surface du Soleil en 3D (Ciel des Hommes)
 - des compléments sur la classification des étoiles : "Oh Be A Fine Girl Kiss Me !" et le diagramme HR (Olivier Thizy)
Vidéo : Infrablues, un petit film qui présente le rayonnement électromagnétique et les caméras infrarouge avec les applications.
Dossier : le prisme de Newton, aspect historique (Futura-Sciences)
Décomposition de la lumière blanche par un prisme (pour certaines orientations, on observe plusieurs reflexions totales à l'intérieur du prisme).

Exos P4

Exercices : spectres Interlude / calculer une déviation / lumière réfraction / réfraction / spectres / réfraction et réflexion (sauf ex lentilles) / loi de Descartes / indice d'une verre et réfraction / QCM spectres / réfraction (exercice 1 hors programme)

Exercices de synthèse partie I
 

Exercices de révision sur P1, P2, P3 et P4.




 
Partie II : L'Univers en mouvement et le temps
 
P5 : Relativité du mouvement
Simulations P5

Animation : tracé d'un vecteur vitesse Interlude
Animation sur la relativité du mouvement : rétrogradation des planètes (exemple étude du mouvement de Mars dans le référentiel héliocentrique puis géocentrique).
Relativité du mouvement : mouvement de la valve d'une roue de vélo dans le référentiel terrestre. La trajectoire obtenue est une cycloïde. Dans le référentiel lié au cadre du vélo, la valve a une trajectoire circulaire.

Exos P5

Vitesse : conversion

P6 : Le principe d'inertie Interlude
Exos P6

Vecteur force : exercice interactif (A. Willm)
Exercice interactif sur le principe d'inertie (A. Willm)
Exercices : forces et mouvement / parachutiste / mouvement et forces / principe d'inertie / hélicoptère télécommandé
Pour comprendre le principe d'inertie, un petit jeu où votre vaisseau spatial a un mouvement rectilgne uniforme dès que la propulsion des moteurs est coupée (A. Willm).

TP P6

TP Chute d'une bille dans un liquide :
           - vidéo >>>
           - fichier Latis-Pro >>>
Le logiciel Latis Pro, utilisé lors des TP, (38,67Mo) est téléchargable ici.
Pour installer le logiciel, utiliser le mot de passe suivant :
LTP-111-222-333

La fiche méthode de Latis Pro est disponible sur le site.

Docs P6

Newton avait-il bon caractère ?

La poussée d'Archimède : une animation (CEA) et une vidéo pour bien comprendre cette force.

P7 : La gravitation universelle Interlude Interlude
Simulation P7

Loi de gravitation universelle : influence de divers paramètres sur la force gravitationnelle
Une animation pour bien comprendre la différence entre la masse d'un corps et son poids (J-P. Fournat).
Lancer d'un projectile
Satellisation d'un projectile
Pour une chute sans frottements, la vitesse de chute sera la même quel que soit la masse. Mettre en marche la pompe pour faire le vide dans le tube et le vérifier avec cette simulation.

Docs P7



Galilée a-t-il fait tomber des objets de la tour de Pise ?
Votre poids dans d'autres mondes (Cité des Sciences).
La faible gravité sur la Lune :


Lancement commenté d'Ariane V du 6 juillet 2008 depuis le centre spatial Guyanais jusqu'à la séparation des EAP (étages à poudres).


Le champ gravitationnel de la Terre a la forme d'une pomme de terre ! Voici les données en trois dimensions sur le champ de gravitation de la Terre obtenues par le satellite GOCE. Elles permettent d’établir la carte du champ de gravité terrestre et ainsi d’en définir le géoïde de manière extrêmement fine : c'est la forme qu’aurait notre planète si elle était uniformément recouverte d’un océan.

TP P7

TP Mouvement de satellites artificiels (NASA)

Exos P7

Exercices : la gravitation / gravitation, poids et masse / gravitation
Le poids du satellite Spot 5
Concours de saut en hauteur pour spationautes
Forces gravitationnelles exercées sur la capsule Apollo 11

P8 : Le temps 
Docs P8

Votre âge sur d'autres planètes (en anglais)

Simulation P8

Animation : phases de la Lune (Bréal)
le pendule simple

Exos P8

Exercices : temps et pendule / pendule et clepsydre
Le temps et les phénomènes astronomiques périodiques

Exercices de synthèse partie II
Exos partie II

Forces et mouvement




 
Partie III : L'air qui nous entoure
 
P9 : La pression d'un gaz
Docs P9

Pourquoi ne ressent-on pas la pression atmosphérique ?
Un film de la Cité des Sciences.

Simulations P9

Animations :
- Le mouvement Brownien : comment expliquer le mouvement erratique de cette particule de pollen au centre de l'animation ? Voir aussi le document sur l'historique de la découverte par Robert Brown.
- Le phénomène de diffusion
- Interprétation microscopique : influence de la quantité de matière n, du volume V et de la température T sur la pression P d'un gaz
- Echelles de températures : Celsius, Kelvin et Fahrenheit et comparaison des échelles de température.

P10 : Equation d'état des gaz parfaits
Docs P10

Pression, autocuiseur et compactage de cannettes !

Simulations P10

La loi des gaz parfaits (G. Chaumeton)

Exos P10

Exercice : équation des gaz parfaits
Les unités de pression
Calcul d'un volume (équation d'état des gaz parfaits)
Autonomie des lampes de spéléologie (tableau d'avancement et équation d'état des gaz parfaits)