Etapes   1 2 Pratiquer des démarches scientifiques Domaine du socle : 4 Concevoir, créer, réaliser * S’approprier des outils et des méthodes Domaine du socle : 2 Pratiquer des langages Domaine du socle : 1 Mobiliser des outils numériques Adopter un comportement éthique et responsable Domaine du socle : 3 Se situer dans l’espace et dans le temps Domaine du socle : 5

Septième parcours : Comète Etape 1 : Une sublime comète. Température de changement d’état. Etape 2 : Dessiner la trajectoire d’une comète. Caractériser le mouvement d’un objet. Mouvement rectiligne et circulaire.

J’étais un gros noyau de glace de quelques kilomètres de rayon J’étais un gros noyau de glace de quelques kilomètres de rayon. Oh, ma glace n’est pas pure. Je contiens aussi des particules de poussières rocheuses et métalliques. En fait, je suis noire. Très noire. Et d’où je viens, il fait froid. Très froid. Voici mon histoire. Etape 1 : Une sublime comète.

Je suis loin de vous. Si loin, que je ne vois de cette étoile, (que vous appelez le Soleil, et que vous adorez tant), qu’un petit point lumineux. Tout juste plus brillant que les autres étoiles plus lointaines encore. Je ne suis pas seule. Nous sommes 100 milliards, toutes réparties dans un gigantesque « nuage » sphérique, (le nuage d’Oort), situé aux confins du système solaire. J’aime cette solitude, et bien que j’existe depuis 4 milliards d’années, je ne me lasse pas de cette vie. Mais un jour, ma trajectoire c’est modifiée !

Je m’entendais à ce moment, où l’une ou l’autre de mes congénères ne me percute. Mais je n’ai rien senti. Et je me suis mise à plonger vers l’intérieur du système solaire en suivant une orbite elliptique*, traversant une à une les orbites quasiment circulaire des différentes planètes. Pour la première fois, j’ai craint pour ma vie. En m’approchant du Soleil, (périhélie)*, ma glace s’est sublimée !

Entraînant avec elle mes petites poussières Entraînant avec elle mes petites poussières. Elles ont formé autour de mon noyau une belle chevelure, qui diffuse la lumière du Soleil. Et c’est encore lui, le Soleil, qui alors très proche, (150 millions de km, soit une unité astronomique UA), me bombarde de particules qui filent en ligne droite. Elles entrainent alors le gaz et les poussières de ma chevelure, créant alors une spectaculaire queue dans le sens opposé au Soleil. Je suis devenue si belle. Je ne savais pas que je pouvais être merveilleuse.

Il parait que sur un petit bout de Terre, un anglais, sir Edmund Halley, (1656-1742), démontra que j’étais déjà passée par ici en 1531, 1607, 1682, et qu’il prédit même avec succès mon retour pour 1758. Vous m’avez alors donné son nom. Mais peu importe. Je ne désire plus que revivre ces moments, car aujourd’hui, je suis repartie pour le nuage d’Oort, (aphélie)*. Et tant pis si je m’épuise, à chaque passage. Cette nouvelle vie est si extraordinaire. Texte 1

  * : ellipse : l’ellipse est la forme qu'on perçoit en regardant un cercle en perspective ou la figure formée par l’ombre d'un disque sur une surface plane. * : orbite : une orbite est la trajectoire que dessine dans l’espace un objet céleste, sous l’effet de la gravitation. * : périhélie : le périhélie est le point de l'orbite d’un objet céleste le plus proche du Soleil. * : aphélie : l’aphélie  est le point de l'orbite d’un objet céleste le plus lointain du Soleil.

Figure 1 : https://fr.wikipedia.org/wiki/Diagramme_de_phase

L’espace désigne la zone située au-delà des atmosphères des corps célestes, comme les planètes. Il s’agit de l’étendue de pression quasiment nulle qui sépare les astres. Sur Terre, et au niveau de la mer, la pression exercée par l’atmosphère vaut 1013 hPa, ce qui correspond à 1 atmosphère, (1 atm). Texte 2

Température dans l’espace vide -270 degrés Celsius Température à partir de laquelle la sublimation de l'eau d’une comète est susceptible de se produire. -73 degrés Celsius Figure 3 : quelques températures dans l’espace

Résolution de tâche complexe. Travail à réaliser. A partir des documents fournis, ainsi que de vos connaissances, rédigez un paragraphe argumenté pour expliquer la phrase suivante. « Pour la première fois, j’ai craint pour ma vie. En m’approchant du Soleil, ma glace s’est sublimée ! »

Éléments pris en compte pour la correction   Le problème scientifique est clairement énoncé. Éléments scientifiques issus des connaissances. Éléments scientifiques issus des documents. Mise en relation de toutes ces informations scientifiques. Présence de schémas. Organisation de la lettre. Introduction, développement et conclusion. Rédaction. Présence de connecteurs logiques, l’orthographe et la syntaxe.

Etape 2 : Dessiner la trajectoire d’une comète Matériel : 50 cm de ficelle de cuisine, 1 bouton à 4 trous, un crayon, deux grandes punaises, une feuille et une planchette. Nouer la ficelle à deux trous opposés du bouton, et mesurer précisément la longueur de la demi-ficelle, (environ 25 cm). Multiplier cette longueur par 0,95. Cette distance représentera l’écart entre les deux punaises. Fixer sur la planchette une feuille de papier et les deux grandes punaises séparées par la distance calculée. Insérer le crayon dans l’un des trous du bouton, puis tendre la ficelle. Tout en laissant la ficelle tendu, effectuer le tour des deux punaises. Vous venez de construire la trajectoire de la comète. Retirez les punaises et représentez le Soleil à la place de l’une d’entre elle.

Positionnons pour finir la comète Echelle 1 U.A correspond à 1 cm. Placez les points périhélie et aphélie, (voir le glossaire du texte 1). Représentez la comète sur sa trajectoire, mois après mois, pendant la première année. A partir du périhélie, la comète avance sur son orbite de 0,6 UA tous les mois, pendant les trois premiers mois. Puis de 0,5 UA pendant les trois suivants. Puis de 0,4 UA pendant les trois suivants. Puis de 0,3 UA pendant les trois derniers.

Représentez la comète sur sa trajectoire, année après année, les années suivantes. 2ième année, 32 mm - 3ième année, 24 mm - 4ième année, 21 mm - 5ième année, 18 mm 6ième année, 16 mm - 7ième année, 14 mm - 8ième année, 13 mm - 9ième année, 12 mm 10ème année, 11 mm - 11ième année, 10 mm - 12ième année, 9 mm - 13ième année, 8 mm 14ième année, 7 mm - 15ième année, 7 mm - 16ième année, 7 mm - 17ième année, 7 mm … Rajouter la queue de la comète à l’opposée du Soleil. Elle est plus développée proche du périhélie, et n’existe environ que 12 mois avant et après cette position.

Questions préliminaires. Qui a bien pu modifier l’orbite de la comète ? L’orbite de la comète a été modifiée par l’une des « autres étoiles plus lointaines encore ». Pourquoi n’a-t-elle rien « senti » ? Il n’y a pas eu de choc, car la gravitation s’exerce à distance. (Voir la définition d’orbite).

En quelle année prévoyez-vous que la comète de Haley sera de nouveau visible depuis la Terre ? La comète de Halley revient tous les 76 ans. Elle sera en fait de nouveau visible en 2061.

Nouvelles questions. Quelle est la forme de la trajectoire de la comète ? La trajectoire de la comète est elliptique. Quelle est la forme de la trajectoire de la Terre autour du Soleil? La trajectoire de la Terre autour du Soleil est quasiment circulaire.

Quelle est la forme de la trajectoire d’une particule émise par notre Soleil ? La trajectoire d’une particule venant du Soleil est rectiligne. Sur quelle partie de l’orbite le mouvement de la comète est-il accéléré ? La vitesse augmente au cours du temps de l’aphélie vers le périhélie. Ce mouvement est donc accéléré.

Sur quelle partie de l’orbite le mouvement de la comète est-il ralenti ? La vitesse diminue au cours du temps du périhélie vers l’aphélie. Ce mouvement est donc ralenti. Dans quelle direction et dans quel sens se forme la queue de la comète ? La queue de la comète se forme dans la direction comète/Soleil. Elle s’étend dans le sens opposé au Soleil.

Exercice 1: suivez ce lien. Vous devez classer les différentes trajectoires en trajectoires CIRCULAIRES, RECTILIGNES OU quelconques.

Après avoir frappé la balle, le batteur de base-ball doit capturer les bases adverses en courant dessus. 1- La trajectoire du batteur est-elle circulaire, rectiligne ou quelconque? 2- Le mouvement est-il accéléré, ralenti ou uniforme? Exercice 2