I
- Phénomènes astronomiques périodiques.
1)- Alternance des jours et des nuits.
2)- L'alternace des phases de la Lune.
3)- L'alternace des saisons.
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II
- Mesure des durées.
1)- Repérage dans le temps.
2)- Le phénomène périodique.
3)- Période et fréquence.
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III
- Les dispositifs construits par l'homme.
1)- Le gnomon et le cadran solaire.
2)- Sabliers et clepsydres.
3)- Les horloges mécaniques.
4)- Les horhoges électroniques.
5)- Les horloges atomiques.
6)- Ordinateurs et oscilloscopes.
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IV
- Applications.
1)- QCM :
2)- Exercices :
![](images07/2d07ph8.jpg)
Exercices (énoncé et
correction)
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TP
Physique N° 10 Le pendule simple
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Exercices (énoncé et
correction) |
Physique
et Chimie seconde
Collection
DURANDEAU
HaCHETTE
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1)-
Exercice 3 page 133
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2)-
Exercice 5 page 134
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3)-
Exercice 10 page 135
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4)-
Exercice 11 page 135
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4)-
Exercice 1 page 146
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5)-
Exercice 3 page 146
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Physique
et Chimie seconde
Collection Microméga Hatier
Ancienne
édition
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I - Connaissances du cours1,2,3 page 269
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II - Exercice 24 page 270.
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III - Exercice 28 page 270
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IV - Exercice 30 page 271
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V - Exercice 31 page 271
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Pour
aller plus loin :
Mots clés :
Le temps en physique ; les
phénomènes périodiques ; la durée, la date
; l'instant ;
le pendule simple ; le gnomon ; le cadran solaire ; les
horloges ; ...
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I-
Phénomènes
astronomiques périodiques.
1)-
L’alternance des jours et des nuits.
a)- Observations :
- Un observateur terrestre voit chaque jour le Soleil se lever à l’est.
- Puis le Soleil s’élève dans le ciel jusqu’au milieu de la journée et redescend
vers l’ouest et disparaît.
- C’est le mouvement du Soleil pour un observateur terrestre.
-
On l’appelle le mouvement apparent du Soleil.
- Au plus haut de sa trajectoire, le Soleil passe dans le plan méridien
du lieu d’observation (plan passant par les pôles et par le lieu d’observation).
- Il est alors midi à l’heure solaire.
b)- Phénomène périodique :
- Les passages successifs du Soleil dans le plan méridien du lieu d’observation
s’effectuent à des intervalles de temps égaux
T.
- C’est un phénomène périodique. La période de ce phénomène est de 24 h
(jour solaire moyen). On note
T
= 24 h.
c)- Interprétation :
- Ce mouvement apparent résulte de la rotation propre de la Terre (astronome
grec Hipparque II e siècle av J.C).
- On peut considérer que le Soleil est pratiquement fixe dans le référentiel
géocentrique (pendant la durée : 24 h).
- Dans ce référentiel, la Terre tourne d’ouest en est.
-
En conséquence,
vu de la Terre, le Soleil tourne de l’est vers l’ouest.
- Mouvement du Soleil par rapport à la Terre :
Vidéo01 (Octobre 2018)
Vidéo 02 (Juin 2019)
![](images10/2dch7p1.gif)
![](images/bleuhaut.gif)
2)-
L’alternance des phases de la Lune.
a)- Observations :
- La Lune est l’unique satellite naturel de la Terre.
-
De jour en jour,
la Lune change d’aspect.
- Ces différents aspects correspondent aux phases de la Lune.
- On distingue quatre phases caractéristiques :
- Le premier quartier, la pleine Lune, le dernier quartier et la nouvelle
Lune qui est invisible.
- Vidéo :
![](images07/img6.jpg)
b)- Interprétation.
- La succession des phases de la Lune résulte de la rotation de la Lune
autour de la Terre.
- La Lune est éclairée par le Soleil et selon sa position, la partie éclairée
n’est pas vue de la même façon depuis la Terre.
- Il découle de ceci différents aspects.
- Les phases de la Lune se succèdent de façon périodique.
-
Pour un observateur terrestre, la durée séparant deux nouvelles lunes
successives est de 29 j 12h 44 min :
- c’est la lunaison ou mois lunaire.
- Phases de la lune : animation![Cliquez ici pour démarrer l'animation !!!](images07/Bpush.gif)
![](images10/2dch7p2.gif)
![](images07/phaselune.jpg)
Phases lunaires
![](images/bleuhaut.gif)
3)-
L’alternance des saisons.
a)- Observations.
- Chaque saison est caractérisée par des conditions météorologiques particulières
et par une différence des durées entre les jours et les nuits.
- Les nuits sont plus longues en hiver et il faut plus froid.
- Au cours de l’année deux dates particulières possèdent des jours et des
nuits d’égales durées.
- Ce sont les équinoxes au printemps et en automne.
- L’année tropique est la durée séparant deux équinoxes de printemps (le
20 ou le 21 mars), soit 365,2422 jours.
- L’équinoxe d’automne 20 ou 21 septembre).
-
Solstice d’été 24 juin et solstice
d’hiver le 25 décembre.
II-
Mesure
des durées.
1)-
Repérage dans le temps.
- Pour se repérer dans le temps, l’homme utilise des phénomènes astronomiques
qui sont périodiques.
- Ils permettent de se repérer dans le temps.
- L’année tropique ou l’année
solaire correspond au temps mis par la Terre pour effectuer une rotation autour
du Soleil.
- Elle correspond au retour des saisons.
- Le mois correspond à une lunaison.
- Le jour solaire correspond à la durée entre deux passages successifs
du Soleil dans le plan méridien.
- Ces phénomènes périodiques ont servi à la conception des calendriers
des différentes civilisations.
- On utilise le calendrier grégorien qui est basé sur l’année tropique.
- À partir du XVIIe siècle, l’élaboration de dispositifs ingénieux
à permis la mesure de durées de plus en plus précises.
![](images/bleuhaut.gif)
2)-
Le phénomène périodique.
Définition :
- Un phénomène périodique est un phénomène qui se reproduit identique à
lui-même à intervalles de temps réguliers.
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- Exemple : un pendule simple
est constitué d’un objet sphérique de rayon
R
accroché à un fil inextensible de longueur
ℓ.
- Dans
le cas d’un pendule simple, ℓ
> 10 R.
On suspend ce pendule à un point fixe.
- Le pendule possède une position d’équilibre (verticale).
-
Quelles sont les actions mécaniques que subit l’objet sphérique lorsque
le pendule est en équilibre ? Que peut-on affirmer ?
-
On
écarte le pendule de sa position d’équilibre. Il oscille autour de la position
d’équilibre.
- Que peut-on dire des actions mécaniques que subit l’objet sphérique ?
- Quelles sont les caractéristiques du mouvement du pendule?
- Le pendule est animé d’un mouvement périodique. Il possède une période.
![](images/bleuhaut.gif)
3)-
Période et fréquence.
- La période
T
d’un phénomène périodique est la durée au bout de laquelle le phénomène se reproduit
identique à lui-même.
-
L’unité de période
T
est la seconde s.
- La fréquence
f
représente le nombre de période par seconde.
-
On écrit :
- unité de fréquence : Hertz :
Hz (il faut pour cela exprimer la période en seconde s)
III-
Les dispositifs
construits par l’homme.
1)-
Le gnomon et le cadran solaire.
![](images07/2d07ph1.jpg)
![](images07/2d07ph2.jpg)
- Le gnomon est un bâton que l’on plante verticalement sur le sol.
-
Ce bâton
éclairé par le soleil produit une ombre.
-
La longueur de cette ombre permet de se repérer dans le temps.
-
Cette
ombre parcourt un arc de cercle.
- On peut construire un cadran solaire en utilisant ce procédé.
-
Les Babyloniens
utilisaient les cadrans solaires deux mille ans avant notre ère.
- Le cadran solaire est une horloge qui utilise le mouvement apparent du
soleil :
-
l’ombre d’un bâton indique l’heure solaire.
![](images07/2d07ph3.jpg)
![](images/bleuhaut.gif)
2)-
Sabliers et clepsydres.
- Le sablier (Moyen age
en Europe) permet de mesurer une durée fixe.
- En gros 3 min, on peut les utiliser en cuisine pour la cuisson des œufs
coques.
- On utilise l’écoulement d’une certaine quantité de sable par un orifice
effilé.
- Les Égyptiens utilisaient
la clepsydre 3 mille ans avant notre ère.
- Une clepsydre est un vase rempli d’eau qui se vide lentement par une
ouverture de petite taille percée dans sa partie inférieure.
- On repère le temps d’après la quantité d’eau écoulée en graduant soit
le récipient verseur, soit le récipient dans lequel l’eau est recueillie.
![](images07/2d07ph6.jpg)
![](images07/2d07ph7.jpg)
- Pour que les graduations du vase verseur de la clepsydre placées à égale
distance les unes des autres indiquent des durées égales,
-
il faut que le vase
soit de plus en plus étroit dans sa partie inférieure.
- Ainsi, l’abaissement du niveau de l’eau se fait à vitesse constante.
- La clepsydre et le sablier ne déterminent pas l’heure, mais mesurent
des durées (intervalles de temps) :
-
ce sont des chronomètres.
![](images/bleuhaut.gif)
3)-
Les horloges mécaniques.
- C’est en 996 que le nommé Gerbert d’Aurillac aurait inventé l’horloge
mécanique à « poids ».
- La rotation régulière de roues dentées, entraînées par une masse suspendue,
mettait en mouvement une seule aiguille.
- Cette horloge sommaire manquait de régularité.
- C’est vers 1600 que Galilée découvre les lois du pendule simple pour
réguler le mouvement des horloges à l’aide d’un pendule.
![](images07/2d07ph8.jpg)
![](images/bleuhaut.gif)
4)-
Les horloges électroniques.
- Une horloge à quartz est un dispositif mettant en jeu un oscillateur
électrique : le quartz.
- Alimenté par une pile, il vibre à une fréquence très précise :
f
= 32768 Hz.
- Un circuit diviseur de fréquence permet d’obtenir une impulsion par seconde.
- Ces impulsions sont transmises à un système mécanique permettant de faire
tourner des aiguilles ou à un système électronique permettant d’afficher l’heure.
![](images07/2d07ph9.jpg)
![](images/bleuhaut.gif)
5)-
Les horloges atomiques.
- C’est l’instrument de mesure du temps le plus précis.
- Les horloges atomiques utilisent des transitions entre des niveaux d’énergie
bien définis de certains atomes
- La première horloge atomique a été fabriquée en 1947.
- C’est l’horloge atomique au césium (depuis 1967) qui sert à définir la
seconde, unité légale de temps du
S.I.
- Avec une horloge atomique au césium utilisant un phénomène de résonance
hertzienne entre deux niveaux atomiques,
-
on obtient une précision de 10-14
(moins d’une seconde de variation sur trois millions d’années, si l’horloge
conserve sa fidélité sur une période aussi longue).
- La fréquence de la transition entre les niveaux hyperfins est égale à
9 192 631 770 Hz par définition.
- Les horloges atomiques dérivent de moins d’une seconde en 3000 ans.
![](images/bleuhaut.gif)
6)-
Ordinateurs et oscilloscopes.
- Le fonctionnement des ordinateurs nécessite la présence d’une horloge
interne.
- En physique, on utilise l’oscilloscope.
-
C’est un dispositif qui comprend
un tube cathodique et des plaques de déviations.
- Un dispositif appelé base de temps
(ou durée de balayage) permet au spot lumineux de balayer l’écran de
l’oscilloscope de gauche à droite de façon périodique.
- La fréquence de balayage est réglable et connue.
-
Ce dispositif permet
de visualiser les variations d’une tension en fonction du temps.
![](images07/2d07ph10.jpg)
IV-
Applications.![](images/bleuhaut.gif)
1) QCM :
2 ) Exercices :
Exercices (énoncé et
correction)
Physique
et Chimie seconde
Collection
DURANDEAU
HaCHETTE
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1)-
Exercice 3 page 133
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2)-
Exercice 5 page 134
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3)-
Exercice 10 page 135
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4)-
Exercice 11 page 135
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4)-
Exercice 1 page 146
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5)-
Exercice 3 page 146
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Physique
et Chimie seconde
Collection Microméga Hatier
Ancienne
édition
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I - Connaissances du cours
1,2,3 page 269
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II - Exercice 24 page 270.
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III - Exercice 28 page 270
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IV - Exercice 30 page 271
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V - Exercice 31 page 271
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![](images/bleuhaut.gif)