Chapitre I: Présentation de l’univers, outils mathématiques du physicien.

I – De l’infiniment petit à l’infiniment grand

L’espace est rempli de matière. L’un des ces plus petits constituants est l’atome, l’un des plus gros étant les galaxies, présentes des milliards de fois dans notre univers.

On dit que le remplissage de la matière dans l’univers est lacunaire à l’échelle de l’atome comme à l’échelle des galaxies. Il y a des zones de très fortes densité de matière, comme des zones de vide. Exemples:

II - Longueurs et unités Le mètre, de symbole m, est l’unité de longueur dans le système international. En astronomie, on utilise : L’année lumière (a.l.) c’est la distance parcourue par la lumière dans le vide, en une année. 1 a.l. = 9,47 1015 m

Afin de simplifier les calculs, on changera d’unités afin de s’adapter à l’échelle utilisée. Il existe d’autres unités comme l’unité astronomique. (distance Terre-Soleil) 1 u.a = 1,50 1011 m

III – Vitesse de la lumière La lumière se propage dans le vide à: 299 792 458 m / s On simplifiera cette valeur pour les calculs en prenant 300 000 km/s

IV – Présentation des mesures 1 – La notation scientifique: Pour aider à la comparaison de grandeurs entre elle, il est plus facile pour une unité donnée, d’utiliser la notation scientifique.   a x 10n noté aussi a . 10n  où a est un nombre décimal compris entre 1 et 10 (1 £ a < 10) et n un nombre entier positif ou négatif.

2 –L’ordre de grandeur L'ordre de grandeur d'un nombre très grand ou très petit est la puissance de 10 la plus proche de ce nombre. à 10 n si a est inférieur a 5 à 10 n+1 si a est supérieur a 5.   Comme son nom l’indique, il permet de donner une indication sur la taille de l’objet sans être trop précis.

Exercices: Ecrire les grandeurs en notation scientifique, puis donner leur ordre de grandeur: Hauteur de la tour Eiffel: 324 mètres. Taille d’un atome d’hydrogène: 12 nm Taille de la Galaxie d’Andromède: 140 000 a.l. Aide: 1 a.l. = 9,47 1015 m

3 – Voir loin, c’est voir dans le passé Plus on est loin d’une étoile, plus la lumière met du temps pour arriver sur nous. De même, plus on regarde loin, plus la lumière a mis du temps pour nous arriver, donc plus on regarde dans le passé. Exemple: En regardant une étoile à 1 a.l, nous la voyons telle qu’elle était il y a 1 million d’années. Si elle disparaissait aujourd’hui, nous le saurions dans ……………….

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