La vitesse de la lumière : un record !
Rien ne va plus vite que la lumière !
Tu sais que la lumière voyage en ligne droite. Mais sais-tu à quelle vitesse ? La lumière est la chose la plus rapide que nous connaissions dans l'Univers. Sa vitesse est si grande qu'il est difficile de se l'imaginer. Grâce à cette vitesse record, la lumière peut parcourir d'immenses distances dans l'espace. Nous allons calculer combien de temps elle met pour nous parvenir depuis le Soleil et la Lune.
Données pour nos calculs
- La vitesse de la lumière dans le vide (et dans l'air, pour simplifier) est de 300 000 kilomètres par seconde (km/s).
- La distance moyenne entre la Terre et le Soleil est d'environ 150 000 000 kilomètres (km).
- La distance moyenne entre la Terre et la Lune est d'environ 384 000 kilomètres (km).
Nous utiliserons la relation entre la vitesse (v), la distance (d) et le temps (t) :
Pour trouver le temps, on peut réarranger la formule :
Schéma simplifié des distances Terre-Lune et Terre-Soleil
Distances (non à l'échelle) entre les astres.
Questions à traiter
- Calcule le temps (en secondes) que met la lumière pour voyager du Soleil jusqu'à la Terre.
- Convertis le temps trouvé à la question 1 en minutes et secondes pour mieux te le représenter. (Rappel : il y a 60 secondes dans 1 minute).
- Calcule le temps (en secondes) que met la lumière pour voyager de la Lune jusqu'à la Terre.
- Quand tu observes un orage, tu vois l'éclair presque instantanément, mais tu entends le tonnerre quelques secondes plus tard. Sachant que l'éclair est de la lumière et le tonnerre est du son, que peux-tu en conclure sur la vitesse de la lumière par rapport à la vitesse du son ?
Simulation : Voyage de la Lumière du Soleil à la Terre
Clique sur "Démarrer" pour voir la lumière voyager du Soleil à la Terre.
La simulation accélère énormément le voyage ! Observe le compteur de temps pour voir combien de temps "réel" s'écoule.
Correction : La vitesse de la lumière : un record !
Question 1 : Temps de trajet Soleil \(\Rightarrow\) Terre
Principe :
On utilise la formule ci-dessous avec les données de l'énoncé.
Données :
- Distance (d) = 150 000 000 km
- Vitesse (v) = 300 000 km/s
Calcul :
Question 2 : Conversion en minutes et secondes
Principe :
Pour convertir des secondes en minutes, on divise le nombre de secondes par 60. Le résultat de la division (la partie entière) est le nombre de minutes, et le reste est le nombre de secondes restantes.
Calcul :
On doit diviser 500 par 60 :
500 divisé par 60 égale 8, car :
Il reste :
Le résultat est donc 8 avec un reste de 20.
Quiz Intermédiaire 1 : Quand tu regardes le Soleil (avec une protection spéciale !), tu le vois tel qu'il était :
Question 3 : Temps de trajet Lune \(\Rightarrow\) Terre
Principe :
On utilise la même formule avec la distance Terre-Lune.
Données :
- Distance (d) = 384 000 km
- Vitesse (v) = 300 000 km/s
Calcul :
Question 4 : Lumière et Son (Orage)
Principe :
Lors d'un orage, l'éclair (lumière) et le tonnerre (son) sont produits exactement au même moment. La différence de temps de perception est due à la différence de vitesse de propagation.
Conclusion :
Puisque l'on voit la lumière de l'éclair presque instantanément, mais que l'on entend le son du tonnerre seulement plusieurs secondes après, cela prouve que la lumière se propage beaucoup plus vite que le son.
En effet, la vitesse du son dans l'air n'est que d'environ 0,340 km/s, ce qui est presque un million de fois plus lent que la lumière !
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
1. La vitesse de la lumière dans le vide est d'environ :
2. Si un événement se produit sur le Soleil, nous le voyons sur Terre :
3. Qu'est-ce qu'une "année-lumière" ?
Glossaire
- Vitesse de la lumière
- La vitesse à laquelle la lumière se propage. Dans le vide, elle est d'environ 300 000 kilomètres par seconde. C'est la plus grande vitesse possible dans l'Univers.
- Propagation
- Action de se déplacer, de s'étendre. La lumière se propage en ligne droite.
- Vide
- Espace qui ne contient (presque) aucune matière. L'espace entre les planètes est essentiellement du vide.
- Année-lumière (a.l.)
- Ce n'est pas une unité de temps, mais une unité de distance. C'est la distance que la lumière parcourt en une année entière. Cela représente une distance gigantesque (environ 9 460 milliards de kilomètres).
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