Notions abordées en cours de physique et situations de la vie courante. publié le 29/12/2008  - mis à jour le 02/03/2009

I. Exploration de l’espace

1-De l’atome aux galaxies

1.1-Présentation de l’univers.

• L’atome, la Terre, le système solaire, la Galaxie, les autres galaxies.
  • Des quarks aux galaxies.

1.2-Echelle des longueurs.

• Echelle des distances de l’atome aux galaxies.
• Unités de longueur.
• Taille comparée des différents systèmes.
• Evaluer expérimentalement une distance : Méthode des parallaxes, technique de la visée, diamètre apparent.
• Comment déterminer les ordres de grandeur (taille d’une molécule, épaisseur d’un cheveu)
  • Plus c’est gros, moins c’est dense.
  • Comment mesurer la largeur du sillon d’un CD ou d’un DVD ?

1.3-L’année de lumière.

• Propagation rectiligne de la lumière.
  Comment mesurer le rayon de la Terre ? Méthode d’Eratosthène.
• Vitesse de la lumière dans le vide et dans l’air.
  Comment mesurer la distance Terre - Lune, de la profondeur d’un fond marin ?
  Usage du sonar.
• Intérêt de l’année de lumière.
  • Pythagore versus Thalès ou Eratosthène revisité.
  • Voiliers et avions furtifs.
  • Ils partirent à plus de 1021 mais se virent moins de 100 en arrivant au port.

• Comprendre que « voir loin, c’est voir dans le passé ».
  • Notre présent n’a conscience que du passé extérieur.
  • Une galaxie de prime jeunesse car fort lointaine.

2- Messages de la lumière

2.1- Un système dispersif, le prisme.

• Radiation, réfraction, indice d’un milieu transparent, lois de Descartes.
  • Comment reconnaître une gemme grâce à sa réfraction ?
  • Mirage, mon beau mirage...
  • Etre un homme invisible n’est pas simple.

• Dispersion de la lumière blanche par un prisme, variation de l’indice d’un milieu transparent selon la radiation qui le traverse.
  • Lumière dispersée.
  • L’écharpe d’Iris.

2.2-Spectres d’émission et d’absorption.

• Spectres d’émission, spectres continus d’origine thermique, spectres de raies.
• Spectres d’absorption, bandes d’absorption de solutions colorées.
  Raies d’absorption caractéristiques d’un atome ou d’un ion.
• Spectres d’une lampe à incandescence : variation de la couleur du spectre en fonction de la température du filament.
  • Lampes à décharge.
  • Eclairage public au sodium.

2.3- Application à l’astrophysique.

• Comment le spectre d’une étoile nous renseigne sur sa température et sur sa composition chimique ?
  • Bunsen et Kirchhoff.
  • La découverte des fullerènes.

II. L’univers en mouvements et le temps

1-Mouvement et force

1.1-Relativité du mouvement.

• Trajectoire, chronophotographie, référentiel, observateur.
  • Nicole Oresme.
  • Vers le principe de relativité.
  • Le principe de relativité de Galilée.
  • Cela sert-il de courir ou non sous la pluie pour s’abriter ?

1.2-Principe de l’inertie.

• Effets d’une force sur le mouvement d’un corps. Rôle de la masse du corps.
• Principe d’inertie pour un observateur terrestre. Forces qui se compensent.
  Peut-il y avoir mouvement sans force ?
  • Inertia.
  • L’inertie en action.
  • Effet Coriolis.
  • Inertie paradoxale.

1.3- La gravitation universelle.

• Interaction gravitationnelle entre deux corps.
• La pesanteur résulte de l’attraction terrestre.
• Comparaison du poids d’un corps sur la Terre et sur la Lune.
• Trajectoire d’un projectile : influence de la vitesse de lancement et de la direction de lancement sur le mouvement d’un projectile.
• Interprétation du mouvement d’un satellite. Pourquoi la Lune ne tombe-t-elle pas sur la Terre ?
  • Une citation de Paul Valéry.
  • Si les martiens existaient, seraient-ce des petits hommes verts ?
  • Lanceur de balle pour chien.
  • Arroseur de jardin.

2- Le temps

2.1- Phénomènes astronomiques.

• Phénomènes périodiques. L’alternance des jours et des nuits, des phases de la lune, des saisons règle le rythme de la vie (jour, heure, mois, année).
• Principe de construction du calendrier.
  • Newton est-il bien né le jour de Noël ?

2.2-Dispositifs construits par l’homme. Comment mesurer une durée ?

• Pendule simple, horloge, sablier, clepsydre, cadran solaire, gnomon, montre à quartz, chronomètre….
  Comment une horloge fonctionne-t-elle ?
  • Galilée, Huygens et le pendule.
  • Un système MKS de poche.
  • Plus tu vas loin, plus ton temps est précieux.
  • Synchronisation.

III. L’air qui nous entoure

1-Du macroscopique au microscopique

• Description d’un gaz à l’échelle microscopique. Mouvement Brownien.
• Description de l’état gazeux par des grandeurs macroscopiques.
• Notion de pression : forces pressantes, pression exercée sur une paroi, instrument de mesure (manomètre…), unité, pression d’un gaz : origine et interprétation microscopique.
• Phénomènes physiques renseignant sur d’état thermique d’un corps : dilatation des gaz et liquide, variation de la résistance électrique, émission d’un rayonnement, température.
  • Pascal et la pression atmosphérique.
  • Ventouses.

2–Lien entre agitation thermique et température : équation d’état des gaz parfaits

• Agitation moléculaire d’un gaz caractérise son état thermique et pour les faibles pressions permet de définir la température du gaz.
• Echelle de température Kelvin. Unité kelvin.
• Zéro absolu : absence d’agitation thermique.
• Relation entre température en Celsius et température absolue.
  • De la plongée sous-marine.
  • Pressions et températures interstellaires.
  • L’ultra froid et l’ultra chaud.