Voici le corrigé des exercices sur la propagation de la lumière. Pour chaque calcul, compare la méthode avec la tienne : l’écriture de la formule, la conversion des unités et la phrase de conclusion comptent autant que le résultat.
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La correction détaillée : corrigé sur la propagation de la lumière
Correction de l’exercice 1 : Vrai ou faux ?a. Vrai : dans l’air, milieu transparent et homogène, la lumière va en ligne droite.
b. Faux : elle se propage aussi dans le vide, comme entre le Soleil et la Terre.
c. Faux : sa vitesse est très grande (300 000 km/s) mais finie.
d. Faux : un milieu opaque ne laisse pas passer la lumière.
Transparents : vitre claire, eau limpide, air. Translucides : papier calque, vitre dépolie. Opaques : planche de bois, plaque de métal.
1. A : faisceau parallèle ; B : faisceau convergent ; C : faisceau divergent.
2. Le Soleil étant très loin, sa lumière arrive en faisceau parallèle : A.
3. Une petite lampe éclaire en faisceau divergent : C.
1. Non : les trous ne sont pas alignés. La lumière se propage en ligne droite et le carton 2 l’arrête.
2. Elle doit déplacer le carton 2 (ou son trou) pour que les trois trous soient à la même hauteur et alignés avec la lampe.
3. Elle tend une ficelle ou regarde à travers les trous : si l’on voit la lampe, les trous sont alignés.
1. 300 000 km/s = 300 000 000 m/s = 3,00 × 108 m/s.
2. 8 × 60 + 20 = 500 s.
3. 0,5 × 3 600 = 1 800 s.
4. 384 000 × 1 000 = 384 000 000 m = 3,84 × 108 m.
1. t = d ÷ v = 384 000 ÷ 300 000 = 1,28 s, soit 1,3 s.
2. Aller-retour : 2 × 1,28 = 2,56 s, soit environ 2,6 s.
1. t = 150 000 000 ÷ 300 000 = 500 s = 8 min 20 s (500 = 8 × 60 + 20).
2. On s’en apercevrait 8 min 20 s plus tard, car la dernière lumière émise met ce temps pour arriver.
1. 365 × 24 × 3 600 = 31 536 000 s.
2. d = 300 000 × 31 536 000 ≈ 9,46 × 1012 km. Cette distance s’appelle une année-lumière.
1. 4,2 × 9,46 × 1012 = 39,7 × 1012 ≈ 4,0 × 1013 km.
2. Il y a 4,2 ans : c’est la durée de son trajet.
1. d = v × t = 340 × 6 = 2 040 m, soit environ 2 km.
2. t = d ÷ c = 2 040 ÷ (3,00 × 108) ≈ 6,8 × 10−6 s, soit moins de 7 millionièmes de seconde : négligeable devant 6 s.
1. Pour 3 s, on lit 9 centaines de milliers de km, soit 900 000 km.
2. La courbe est une droite passant par l’origine : la distance est proportionnelle à la durée, la lumière se déplace à vitesse constante.
3. 750 000 km = 7,5 centaines de milliers : on lit 2,5 s.
4. Par exemple 900 000 ÷ 3 = 300 000 km/s.
1. Saturne : c’est la barre la plus haute (environ 79 min), donc la planète la plus éloignée du Soleil.
2. Environ 8 min (8 min 20 s) : cela correspond au cours.
3. 12,7 min = 762 s ; d = 300 000 × 762 ≈ 2,29 × 108 km, soit environ 229 millions de kilomètres.
4. 79 ÷ 8,3 ≈ 9,5, soit environ 10 fois plus (arrondi à l’unité).
1. d = 340 × 3,0 = 1 020 m.
2. Le son a fait un aller-retour : 1 020 ÷ 2 = 510 m.
3. Non : le son a besoin de matière pour se propager ; il n’y a pas d’écho dans le vide.
1. La lumière va en ligne droite : les rayons qui frôlent les bords du carton dessinent une ombre de même forme.
2. Les rayons issus d’une petite lampe s’écartent (faisceau divergent) : l’ombre est agrandie.
3. L’ombre devient plus petite, plus proche de la taille du carton.
1. 300 000 ÷ 40 000 = 7,5 tours.
2. t = 40 000 ÷ 300 000 ≈ 0,133 s, soit 133,3 ms arrondi au dixième de ms.
1. t = 228 000 000 ÷ 300 000 = 760 s = 12 × 60 + 40, soit 12 min 40 s.
2. Aller-retour : 2 × 760 = 1 520 s = 25 min 20 s.
1. Max a multiplié la distance par la vitesse au lieu de la diviser.
2. t = d ÷ v = 150 000 000 ÷ 300 000 = 500 s.
3. 4,5 × 1013 s représenteraient plus d’un million d’années : bien plus que la durée connue de 8 minutes.
1. 8,6 × 9,46 × 1012 ≈ 81,4 × 1012 ≈ 8,1 × 1013 km.
2. On le verrait 8,6 ans plus tard.
1. 500 ÷ 1,28 ≈ 391.
2. La lumière allant à vitesse constante, le Soleil est environ 390 fois plus loin de la Terre que la Lune.
On fixe la lampe à un bout du tuyau et l’ami regarde à l’autre bout dans une pièce sombre. Tuyau droit : l’ami voit la lumière. Tuyau plié : il ne voit plus la lumière. Conclusion : la lumière se propage en ligne droite ; elle ne suit pas la courbure du tuyau.
Comment progresser après ce corrigé
Pour tout calcul de durée ou de distance, écris la formule t = d ÷ v, convertis les unités avant de calculer et termine par une phrase. Si tu hésites entre multiplication et division, vérifie que le résultat est vraisemblable : la lumière met quelques secondes pour la Lune, pas des millions d’années.