Exercices

Exercice 1 : Je sais

1

Quelle valeur correspond à la distance Terre-Lune ?

environ 384 500 km.

environ 384 500 m.

environ 384,500 km.

environ 1,5 $\times$ 10$^8$ km.

Exercice 2 : Je sais

1

Choisis le bon classement, du plus grand au plus petit.

Univers > galaxie > système solaire > étoile.

Univers > système solaire > galaxie > étoile.

galaxie > Univers > système solaire > étoile.

Exercice 3 : Je sais

Planète ou étoile ?

1

Relie ces corps célestes en fonction de leur catégorie : planète ou étoile ?

Exercice 4 : Je sais

1

Complète la grille de mots-croisés. Pour écrire sur ce schéma, veuillez cliquer sur l’image et utiliser notre outil de dessin.

Vertical :

1. Satellite naturel de la Terre.
2. Troisième planète du système solaire.
3. La nôtre s’appelle la Voie lactée.
4. Étoile la plus proche de la Terre.

Horizontal :

5. Ont été déposés sur la Lune lors de missions
spatiales.
6. Il n’y a pas plus grand que lui.
7. Le Soleil en est un exemple.

Exercice 5 : Je sais faire

1

Pour calculer la distance Terre-Lune, connaissant la valeur de la durée d’un aller-retour effectué par la lumière entre la Terre et la Lune :

il faut utiliser la relation $v = d \times t$.

il faut utiliser la relation $t = v \times d$.

il faut utiliser la relation $d = v \times t$.

il faut utiliser la relation $d = \dfrac{v \times t}{2}$.

Exercice 6 : Je sais faire

Une histoire de distances.

1

Parmi ces unités, cherche l’intrus :

Kilogramme

Année-lumière

Kilomètre

Mille marin

Lieue

Unité astronomique

Exercice 7 : Je sais faire

1

Quelle est la bonne conversion ?

1 UA = 15 $\times$ 10$^8$ km.

1 UA = 384 500 km.

1 UA = 1,5 $\times$ 10$^8$ km.

1 UA = 1 km.

Exercice 8 : Je sais faire

1

Parmi ces propositions, quel est l’équivalent de 1,5 $\times$ 10$^8$ km ?

150 000 000 000 km.

150 millions de km.

1,5 milliards de km.

150 000 km.

Exercice 9 : Je sais faire

1

Par seconde, la lumière parcourt :

900 000 m.

900 000 km.

300 000 m.

300 000 km.

Exercice 10 : Distance Soleil-Sirius.

Parmi toutes les étoiles visibles la nuit depuis la Terre, Sirius se situe à 8,2 × 1013 km du Soleil.

1

Convertis cette distance en années-lumière.

Doc. 1

Soleil Sirius

• Rappeler la relation de conversion entre les deux unités. Par exemple : $1 \: \text{unité} 1 = a \times \text{unité} 2$.
• Reformuler éventuellement la relation de conversion pour que l’unité de départ soit égale à un nombre ou un quotient multiplié par l’unité d’arrivée. Par exemple : $1 \: \text{unité} 2 = \dfrac{1}{a} \text{unité} 1$.
• Remplacer le symbole de l’unité de départ par une multiplication avec le deuxième membre de l’égalité précédente. Par exemple : $1234 \: \text{unité} 2 = 1234 \times \dfrac{\text{unité} 1}{a}$.
• Effectuer l’opération puis écrire le résultat correspondant.

• Je calcule la distance Soleil-étoile d en unités astronomiques.
  
  Sachant que 1 UA = 1,5 x 10⁸ km, j'en déduis que 1 km $= \dfrac{1}{1\text{,}5 \times 10^{8}}$ UA.
  
  Donc $d = 8\text{,}2 \times 10^{13}$ km devient $d =8\text{,}2 \times 10^{13} \times \dfrac{1}{1\text{,}5 \times10^8}$ UA
  
  ce qui donne $d = 5\text{,}5 \times 10^5$ UA.
• Je calcule la distance d Soleil-étoile en annés-lumière.
  
  Puisque 1 a.l.= $9\text{,}5 \times 10^{12}$ km, j'en déduis que 1 km = $\dfrac{1}{9\text{,}5 \times 10^{12}}$ a.l.
  
  Donc $d = 8\text{,}2 \times 10^{12}$ km devient $d = 8\text{,}2 \times 10^{13} \times \dfrac{1}{9\text{,}5 \times 10^{12}}$ a.l.
  
  ce qui donne $d = 8\text{,}6$ a.l.

Exercice 11 : Distance Soleil-Canopus.

Parmi toutes les étoiles visibles depuis la Terre la nuit, Canopus se situe à 1,15 $\times$ 1016 km du Soleil.

1

Convertis cette distance en unités astronomiques.

2

Convertis cette distance en années-lumière.

Doc. 2

Soleil Canopus

Exercice 12 : Quelques définitions.

Donne la définition des mots suivants.

1

Unité astronomique.

2

Année-lumière.

3

Galaxie.

4

Planète géante.

5

Soleil.

6

Voie lactée.

Exercice 13 : Savoir utiliser une relation de conversion.

Une unité astronomique correspond à 150 000 000 de kilomètres. Exprime les distances suivantes en unité astronomique (UA) en détaillant ton calcul.

1

108,2 $\times$ 10$^6$ km.

2

382,9 $\times$ 10$^6$ km.

3

1 427,0 $\times$ 10$^6$ km.

Exercice 14 : Le système solaire.

1

Qu’appelle-t-on le « système solaire » ?

2

Les planètes les plus petites sont des planètes telluriques. Quelle autre catégorie de planètes existe-t-il ?

3

Quelles sont les planètes les plus proches du Soleil ?

4

Quelles sont les planètes les plus éloignées du Soleil ?

Exercice 15 : Savoir utiliser des échelles.

1

Prends comme échelle 4 a.l. = 1mm et représente les distances entre le Soleil et chacune de ces étoiles.

Exercice 16 : Faire des conversions.

Complète les conversions suivantes et utilise la notation scientifique quand elle est utile :

1

Complète les conversions suivantes et utilise la notation scientifique quand elle est utile :

1. 1 UA =  km
2. 10 UA =  km
3. 47,3 a.l. =  km
4. 1,5 × 10¹² km =  UA
5. 1 a.l. =  km
6. 20 a.l. =  km

Exercice 17 : Calcul de distance.

Le GPS utilise une constellation d’une vingtaine de satellites situés à une altitude de 20 184 km. Une telle répartition est essentielle pour qu’au moins six satellites repèrent de façon précise l’emplacement du récepteur GPS situé sur Terre. Chaque satellite émet des signaux de façon régulière qui sont en quelque sorte sa carte d’identité.

1

Combien vaut environ la distance sol-satellite ?

2

Sachant que la lumière se propage à une vitesse d’environ 300 000 km/s, déduis-en la durée de propagation d’un signal émis entre le satellite et le récepteur GPS.

Exercice 18 : Calculs de durées.

Depuis la Terre, tout ce qui concerne le Soleil est vu avec un certain décalage temporel. Quelle est la valeur de ce retard ?

1

Rappelle la valeur de la vitesse de propagation de la lumière dans le vide.

2

Sachant que la distance Terre-Soleil vaut approximativement 150 millions de km, calcule la durée de propagation puis exprime-la dans l’unité la plus adaptée.

3

Si une éclipse est annoncée pour 11 h 59, heure terrestre, à quelle heure le Soleil, la Terre et la Lune sont-ils réellement alignés ?

Exercice 19 : Grandeur et unité.

1

Quelle relation mathématique existe-t-il entre les grandeurs suivantes : vitesse ; distance parcourue ; durée du parcours ?

2

Quelles sont les unités de ces trois grandeurs dans le système international ?

3

Cite une application utile de cette formule.

Exercice 20 : Des mots pour une phrase.

Utilise ces mots pour construire des phrases correctes.

1

Lune - Terre - satellite - unique - orbite - naturel.

2

Missions - Lune - distance - Terre - mesures - améliorer la précision.

3

Galaxie - Univers - système solaire - Voie lactée.

Exercice 21 : Formation de l’Univers et du système solaire.

1

Les grandes structures de l’Univers sont-elles fixes ou en mouvement les unes par rapport aux autres ?

2

Comment s’appelle ce phénomène ?

Exercice 22 : Différents types de planètes.

Écris une phrase contenant les mots ci-dessous.

1

Planète - Jupiter - Terre - planète géante.

2

Saturne - Terre - petite - grande.

3

Soleil - système solaire - planète - galaxie.

Exercice 23 : Faire des schémas.

1

Avec des cercles et sans te soucier de l’échelle, représente les orbites des planètes autour du Soleil. Place les noms en légende.

2

Précise sur ce schéma où se trouvent les planètes telluriques et les géantes gazeuses.

3

Grâce à une double flèche partant du Soleil, précise à quelle distance correspond une unité astronomique.

Exercice 24 : Mesurer la distance Terre-Lune. ◉◉◉

On peut mesurer la distance entre la Terre et la Lune à l’aide d’un laser tiré depuis la Terre : la lumière se réfléchit sur un réflecteur placé sur la Lune. Au moment de la mesure, les scientifiques ont trouvé que la distance entre la Terre et la Lune était de 3,90 $\times$ 10$^5$ km. On va chercher à déterminer la durée qu’il faut à la lumière du laser pour parcourir cette distance.

1

Quelle relation mathématique permet de calculer une durée en connaissant une distance et une vitesse ?

2

Quelle est la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide en km/s exprimée avec des puissances de 10 ?

3

Remplace dans la formule les symboles des grandeurs par leur valeur.

4

Effectue le calcul et exprime ton résultat en secondes.

Exercice 24 : Communiquer avec Mars. ◉◉◉

Dans l’éventualité où l’homme arriverait à installer une station habitée sur Mars, un des problèmes qui se poserait serait celui de la communication avec la Terre. On utiliserait des signaux électromagnétiques qui se propageraient à la vitesse de la lumière. On cherche à savoir quelle durée prendraient ces signaux pour atteindre la Terre.

1

Quelle relation mathématique permet de calculer une durée en connaissant une distance et une vitesse ?

2

Applique cette formule et donne la durée mise par un signal pour parcourir la distance Terre-Mars.

Exercice 24 : La distance des planètes. ◉◉◉

Jean s’intéresse à Neptune, la dernière planète du système solaire, qui sera visible un soir de la semaine. Combien de temps a mis la lumière pour parvenir jusqu’à la Terre et rendre Neptune visible ?

1

Calcule la durée mise par la lumière pour parcourir la distance Neptune-Terre. Exprime-la dans l’unité la plus adaptée.

Doc. 1

Distance des planètes

Exercice 25 : Comprendre l’utilité de l’unité année-lumière.

Timothée apprend que la lumière reçue cette nuit sur Terre en provenance de l’étoile Deneb a été émise lors du règne du roi des Burgondes nommé Sigismond, fils de Gondebaud.

1

Effectue une recherche afin de connaitre les dates clés du règne de ce personnage.

2

Déduis-en les durées possibles du trajet de la lumière venant de Deneb.

Exercice 26 : Les diamètres des planètes.

1

Le tableau suivant donne le pourcentage des diamètres des planètes du système solaire, comparés au diamètre de la Terre. Complète-le.

Exercice 27 : Valeurs approchées.

1

Donne la valeur approchée en km/s de la vitesse de propagation de la lumière dans le vide.

2

Calcule la valeur exacte, puis propose une valeur approchée en secondes de la durée mise par la lumière pour effectuer un aller-retour Terre-Lune.

3

Calcule la valeur exacte, puis propose une valeur approchée en minutes de la durée mise par la lumière émise par le Soleil pour arriver sur la Terre.

4

Propose une valeur approchée en km de la distance Terre-Soleil.

Exercice 28 : Positions relatives.

1

Où se situe la Terre dans le système solaire ?

2

Où se situe la Lune dans le système solaire ?

3

Où se situe le Soleil dans le système solaire ?

4

Où se situe le système solaire dans la Voie lactée ?

Exercice 29 : Laquelle choisir ?

Anne dit à Jules que s’il pointe son laser dans la bonne direction, une planète recevra la lumière de celui-ci dans 35 minutes. Aide-le à déterminer la bonne planète.

1

Positionne convenablement le Soleil et les trois planètes citées sur un schéma.

2

Donne la valeur en UA de la distance avec la Terre pour chacune des planètes, dans le cas où elles seraient toutes alignées.

3

En quelle unité faut-il exprimer ces distances pour pouvoir ensuite effectuer des calculs de durée ?

4

Calcule pour chaque planète la durée de propagation de la lumière à partir de la Terre.

5

Quelle est la bonne planète ?

Exercice 30 : Documentaire.

Le Soleil ne se situe pas au centre de la trajectoire de la Terre : il est décalé. Lisa se documente et trouve les données suivantes : point le plus proche du Soleil (périhélie) = 147,349 millions de km point le plus éloigné du Soleil (aphélie) = 152,446 millions de km

1

Quelle est la conséquence de ce décalage sur la durée de propagation de la lumière du Soleil à la Terre ?

Doc. 2

Documentaire

Exercice 31 : Système solaire.

1

Reproduis cette représentation artistique en la simplifiant et inscris en légende le nom de chacun des corps célestes représentés.

Doc. 3

Système solaire

Exercice 32 : Vrai ou faux ?

Lily pense que la lumière diffusée par Neptune met 4 heures et 20 minutes pour arriver sur Terre. Données : distance Terre-Neptune = 4 545 millions de km vitesse de la lumière = 300 000 km/s

1

A-t-elle raison ?

Exercice 33 : Faire des conversions.

Vrai ou faux ? Si l’égalité est fausse, corrige-la :

1

1 km = 1,5 $\times$ 10$^8$ UA

2

1,5 $\times$ 10$^{10}$ km = 100 UA

3

4,5 $\times$ 10$^8$ km = 3 UA

4

0,1 UA = 15 000 000 km

5

0,07 UA = 1,05 $\times$ 10$^{18}$ km

6

20 UA = 3 108 km

Exercice 34 : Distance Terre-Lune.

La lumière parcourt la distance Terre-Lune en 2,56 secondes. Données : hauteur Tour Eiffel : 300 m fleuve Mississipi : 3 780 km circonférence terrestre : 40 000 km

1

La lumière va jusqu'à la Lune et revient sur Terre en 2,56 secondes.

2

Propose une échelle adaptée permettant de représenter la Terre et la Lune sur une feuille de format A4.

3

Quelles distances, parmi celles qui suivent, pourraient également être représentées à l’échelle que tu as proposée ?

Exercice 35 : Calculs de pourcentages.

La durée de vie des hommes et des femmes ne cesse de croitre sur Terre. Cette augmentation de la durée de vie est essentiellement due aux avancées scientifiques. Que représentent 100 ans de vie terrestre par rapport aux durées caractérisant les astres ?

1

Recherche sur internet depuis combien de temps environ le gaz dioxygène est apparu sur Terre.

2

Calcule le pourcentage que représentent 100 ans par rapport à cette durée.

3

Recherche quelle est l’espérance de vie à la naissance en France.

4

Calcule le pourcentage que représentent 100 ans par rapport à cette durée.

5

Que peux-tu déduire de tes réponses aux questions 3 et 4 ?

Exercice 36 : Éloignement de la Lune.

La Lune s’éloigne en moyenne de 4 cm par an de la Terre.

1

Calcule l’augmentation de la durée du voyage aller-retour pour la lumière.

2

Cette augmentation est-elle mesurable avec un simple chronomètre de sport ? Explique ta réponse.

Je résous un problème

1

Enzo et Romain veulent faire une frise chronologique originale. Ils vont placer l’année de départ des lumières provenant de différents corps célestes (Doc. 1) et arrivant cette nuit sur Terre sur une frise existante (Doc. 2). Vérifie que chaque corps céleste prévu trouvera bien une place sur la frise.Comment procéder ? Donne tes réponses.

Doc. 2

Frise historique.

Les échelles de temps ne sont pas respectées, par souci de clarté de la frise.

Exercice 37 : Satellite naturel.

Réponds aux questions ci-dessous. Tu pourras faire des recherches pour compléter les informations que tu connais déjà.

1

Comment s’appelle le satellite naturel de la Terre ?

2

Quelle est la valeur approximative de la distance séparant ce satellite de la Terre ?

3

Quelle est la durée d’une révolution de ce satellite ?

Exercice 38 : Distance Terre-Soleil et conversions d’unités.

La distance Terre-Soleil vaut 150 millions de kilomètres environ.Donnée : 1 a.l. = 63 242 UA

1

Écris cette distance en utilisant la notation scientifique (voir l’activité 3) sans changer l’unité.

2

Convertis cette distance en unité astronomique.

3

Convertis cette distance en année-lumière.

4

Quelle unité est la mieux adaptée pour exprimer cette distance ? Pourquoi ?

Parcours de compétences

1

À l’aide des ressources documentaires dont tu disposes, effectue des recherches sur le thème des éclipses solaires, afin de présenter un exposé de quelques minutes sur le sujet.

Coup de pouce : En dehors des sites internet, quels documents peuvent te permettre de faire des recherches sur les éclipses ? Dans ton établissement, où peux-tu trouver ces documents ?

Coup de pouce : Sur une feuille, note les informations trouvées qui te semblent importantes ainsi que leur source. Les informations importantes sont celles mises en valeur (en gras, italique, etc.).

Coup de pouce : As-tu trouvé des informations similaires dans des documents différents ?

Coup de pouce : Un site institutionnel est plus fiable qu’un site personnel. Si ton information vient d’un journal ou d’un livre, s’agit-il d’un ouvrage de vulgarisation scientifique connu pour son sérieux ?