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CONNAISSANCES EXIGIBLES EN PHYSIQUE AU BACCALAUREAT (Programme officiel - Enseignement obligatoire)

PARTIE E : L'EVOLUTION TEMPORELLE DES SYSTEMES ET LA MESURE DU TEMPS

 

Cette partie est considérée comme une révision de fin d’année, autour de la mesure du temps. Elle ne comporte aucune connaissance théorique ou compétence exigible nouvelle. Les exemples cités ne sont pas limitatifs et le professeur est libre de les enrichir. (Leçon 22)

Objectifs

Comment mesurer une durée ?

Mesure d'une longue durée à partir des décroissances radioactive - L 22

Age de la Terre - L 22

Rotation de la Terre sur elle-même - L 22

Rotation de la Terre autour du Soleil - L 22

Datation d'une roche - Exercice - L 22

Définitions successives de la seconde - L 22

Horloge atomique - L 22

Mesurer une durée pour déterminer une longueur

Mesurer une durée pour déterminer une longueur - L 22

Télémètre ultrasonore - Exercice - L 22

Ondes ultrasonores et Sonar - Pb 4-A

Le mètre défini à partir de la seconde et de la célérité de la lumière - L 22

Le mètre et le pendule battant la seconde

Mesurer une durée pour déterminer une vitesse

Mesurer une durée pour déterminer une vitesse - L 22

Mesure de la célérité du son - Pb 3-A

 

Commentaires

Le professeur a le choix entre différentes approches, il est souhaitable que chaque exemple soit présenté sous forme d’activité ou d’exercice.

· Pour les phénomènes périodiques, le professeur pourra s’appuyer sur les différentes définitions historiques de la seconde :

- La seconde, unité de temps, fut définie à l’origine comme la fraction (1 / 86 400) du jour solaire moyen. La définition exacte du “jour solaire moyen” était laissée aux astronomes, mais elle ne présentait pas toutes les garanties d’exactitude par suite des irrégularités de la rotation de la Terre. Leçon 22

- En 1960, une autre définition fut donnée par l’Union astronomique internationale, fondée sur la durée de l’année tropique 1900. Leçon 22

- En 1967-68 fut adoptée la définition actuelle utilisant un étalon atomique d’intervalle de temps, fondé sur une transition entre deux niveaux d’énergie d’un atome.

La seconde est la durée de 9192631770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium-133, au repos et à 0 K. Leçon 22

· Le mètre est défini à partir de la seconde : c’est la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant un intervalle de temps de (1 / 299792458) de seconde. Leçon 22

Remarques :

· Le professeur pourra faire remarquer aux élèves que la mesure du temps ne nécessite pas d’avoir une définition précise du temps. La notion intuitive de “succession temporelle” est suffisante pour mettre en place des dispositifs de mesure du temps qui, en retour, permettent de préciser la notion de temps. C’est ensuite la théorie qui indique, à une époque donnée, les phénomènes qui fournissent les meilleures horloges.

Le professeur pourra également inviter les élèves à confronter leur perception psychologique du temps au temps de la physique.

· Les mesures précises de petites longueurs s’effectuent par comparaison avec les longueurs d’onde de certaines radiations atomiques ou moléculaires déterminées avec grande précision dans des laboratoires de métrologie. Ces mesures utilisent en général des techniques d’interférométrie; ces dernières sont hors programme.


ENSEMBLE DES CONNAISSANCES EXIGIBLES EN PHYSIQUE AU BACCALAUREAT (Programme officiel - Enseignement obligatoire)

Introduction : Evolution temporelle des systèmes.

Partie A : Propagation d'une onde; ondes progressives.

Partie B : Transformations nucléaires.

Partie C : Evolution des systèmes électriques.

Partie D : Evolution temporelle des systèmes mécaniques.

Partie E (ci-dessus) : L'évolution temporelle des systèmes et la mesure du temps.

Compétences scientifiques générales.

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