Physique-Chimie Terminale Spécialité
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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 17
Activité 2 - Activité d'exploration
Détection d'exoplanètes
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Objectifs : Interpréter les observations correspondant à une manifestation de l'effet Doppler.
Établir et exploiter l'expression du décalage Doppler.
Établir et exploiter l'expression du décalage Doppler.
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Problématique de l'activité
Une exoplanète est une planète située hors du système solaire. Les recherches
scientifiques sur ce sujet ont débuté au cours du XIXe
siècle. Aujourd'hui, on
recense près de 4\:000 exoplanètes.
Comment détecter la présence d'une planète gravitant autour d'une étoile
sans pouvoir la voir directement ?
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Doc. 1Exoplanètes
Les principales méthodes de détection sont des
méthodes indirectes : la méthode des vitesses radiales
qui permet, depuis la fin des années 1990, de découvrir
plusieurs dizaines d'exoplanètes par an et la méthode
du transit qui a permis, grâce au télescope Kepler, de
découvrir plus de 2\:500 exoplanètes entre 2014 et 2018.
La méthode du transit consiste à observer la diminution périodique de la luminosité d'une étoile lorsqu'une planète passe devant.
La méthode des vitesses radiales consiste à mesurer, grâce à l'effet Doppler-Fizeau, le léger mouvement circulaire d'une étoile induit par l'attraction gravitationnelle exercée par ses planètes. On observe ainsi un décalage périodique du spectre de l'étoile.
La méthode du transit consiste à observer la diminution périodique de la luminosité d'une étoile lorsqu'une planète passe devant.
La méthode des vitesses radiales consiste à mesurer, grâce à l'effet Doppler-Fizeau, le léger mouvement circulaire d'une étoile induit par l'attraction gravitationnelle exercée par ses planètes. On observe ainsi un décalage périodique du spectre de l'étoile.
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Doc. 2Évolution de la vitesse radiale de \varepsilon Tau
D'après B. Sato et al., « A Planetary Companion to the Hyades
Giant \varepsilon Tauri », The Astrophysical Journal, 20 mai 2007.
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Doc. 3Jour julien
Le jour julien (abrégé en JD, pour julian day en
anglais) est la base d'un système de datation utilisé
en astronomie et qui consiste à compter le nombre
de jours écoulés depuis une date de référence fixée
arbitrairement au premier janvier -4712 à 12 h
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Doc. 4Décalage Doppler-Fizeau
Du fait de l'effet Doppler-Fizeau, la longueur d'onde
des radiations émises sera décalée positivement
ou négativement selon que l'astre s'éloigne ou se
rapproche, selon la relation :
|\Delta \lambda|=\dfrac{v}{c} \cdot \lambda_{\mathrm{em}}
\Delta \lambda : décalage en longueur d'onde (m)
v : vitesse de l'astre (m·s-1)
c : célérité de la lumière dans le vide égale à c=3{,}00 \times 10^{8} m·s-1
\lambda_{em} : longueur d'onde de la radiation émise (m)
v : vitesse de l'astre (m·s-1)
c : célérité de la lumière dans le vide égale à c=3{,}00 \times 10^{8} m·s-1
\lambda_{em} : longueur d'onde de la radiation émise (m)
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Questions
Compétence(s)
APP : Extraire l'information utile
RAI/ANA : Construire un raisonnement
RAI/ANA : Construire un raisonnement
1. Expliquer pourquoi les longueurs d'onde des raies d'absorption d'une étoile autour de laquelle gravite une planète subissent un décalage périodique.
2. Déterminer la période de révolution, c'est-à-dire la durée pour effectuer un tour autour de l'étoile, de l'exoplanète gravitant autour de l'étoile \varepsilon Tau.
3. Calculer les extrema du décalage en longueur d'onde du spectre de l'étoile ε Tau pour la raie du sodium (\lambda_\text{em}= 589 nm).
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Synthèse de l'activité
La précision du dispositif utilisé par les membres de l'équipe de B. Sato ne leur permettait pas de mesurer une vitesse inférieure à 6 m⋅s-1. En déduire la valeur la plus faible du
rapport entre le décalage Doppler et la longueur d'onde.
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Oups, une coquille
