Travaux pratiques de physique des dispositifs 16 - correction, Exercices de Physique des dispositifs à impulsions
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Eleonore_sa6 May 2014

Travaux pratiques de physique des dispositifs 16 - correction, Exercices de Physique des dispositifs à impulsions

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Travaux pratiques de physique des dispositifs sur les étoiles filantes - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Mouvement de la Terre, Étude d'une étoile filante.
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EXERCICE II: A PROPOS DES ETOILES FILANTES (5,5 points)

Afrique 2007 EXERCICE n°2 A PROPOS DES ETOILES FILANTES (5,5 points) Correction

1. Mouvement de la Terre 1.1. Force exercée par le Soleil sur la Terre:

S TF  = G. S TM .M .u R2

1.2. Dans un référentiel galiléen, la somme vectorielle des forces extérieures appliquées à un système est

égale au produit de la masse du système par le vecteur accélération :  ext .F m.a .

Ici le système est la Terre de masse MT et le référentiel héliocentrique est galiléen. La seule force qui agit

sur la Terre est S TF  donc S TF  = MT. a

1.3. Donc G. S T M .M

.u R2

= MT. a

Finalement a = G. S M

.u R2

Direction : droite passant par les centres du Soleil et de la Terre Sens : de la Terre vers le Soleil

Expression de sa norme (valeur) : a = S M

G. R2

1.4. Le mouvement de la Terre autour du Soleil étant circulaire et uniforme on a: a =

R

1.5. Des deux expressions de la norme de l'accélération : a = S G.M

et a =

R

il vient

R = S

G.M

donc v² = S

GM

R soit v = S

G.M

R

on ne garde que la solution positive car une norme est positive (ou nulle).

1.6.v = , . , .

, .

 11 30

11

6 6710 1 9810

1 5010 = 2,97.104 m.s-1 = 29,7 km.s-1.

1.7. La Terre effectue un tour complet parcourant une distance égale à 2R autour du Soleil à la vitesse v pendant

la durée T donc v = R

T

2  T =

R

v

2

1.8. On reporte l'expression de v du 1.5. dans l’expression de T : T = S

R

G.M

R

2 =  /

S

R.R

G.M

1 22 =

/

S

R

G.M

 3 22

T = 2   

/

, .

, . , . 

3 2 11

11 30

1 5010

6 6710 1 9810 = 3,18 107 s = 368 jours

(on attend 365 jours mais cet écart est dû à la valeur moyenne de R, en réalité la trajectoire n’est pas exactement circulaire).

u a

u

S TF

Soleil

Terre

2.Étude d'une étoile filante 2.1. Remarque : selon les ouvrages, la limite visible-IR est indiquée à 700 nm, ou 750 nm, ou 780 nm.

2.2. La raie correspondante est une raie d'émission car la transition se fait d'un niveau d'énergie de valeur –0,54 eV vers un état d'énergie inférieur de valeur –3,39 eV. L’atome se désexcite en émettant de la lumière.

2.3. énergie échangée entre l’atome et le milieu extérieur : |E| = h.

2.4. Relation entre la longueur d’onde et la fréquence de la radiation lumineuse :  = c

2.5. |E| = | –3,39 – (– 0,54) | = | –3,39 + 0,54 | = 2,85 eV

|E| = 2,85 eV = 2,85  1,60.10-19 J = 4,56.10–19 J

2.6. |E| = hc

  = hc

E

 = , . , .

, .

34 8

19

6 6210 3 0010

4 5610 = 4,36.10–7 m = 436 nm.

2.7. Cette raie appartient à l'élément hydrogène car son spectre est le seul à contenir une raie à 436 nm.

300 400 500 600 700 800 900 (nm)

Ultraviolet (UV) Visible Infrarouge(IR)

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