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Physique-Chimie (2nde) · Classe de 2ⁿᵈᵉ

Description de l'Univers : ordres de grandeur et échelles

Notations scientifiques, unités et échelles de l'infiniment grand à l'infiniment petit — programme de 2nde (lycée général)

À propos de cette page
Cette évaluation sur « Description de l'Univers : ordres de grandeur et échelles » en seconde permet de faire le point sur ses connaissances en physique-chimie (2nde), comme lors d'un véritable contrôle. Elle suit le programme officiel de seconde et propose plusieurs exercices notés sur 20, avec un corrigé détaillé. Au programme : L'Univers et ses échelles : du cosmos à l'atome, La notation scientifique (puissances de 10), Les ordres de grandeur, Les unités de distance astronomique. Travaille seul, chronomètre-toi, puis compare tes réponses au corrigé pour identifier les points à revoir. Parfait pour mesurer ses progrès et réviser efficacement. Évaluation gratuite conçue par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de seconde en physique-chimie (2nde).
Évaluation finale · Niveau difficile · Durée 60 min · Noté sur 20
60:00

Évaluation complète de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.

Exercice 1 — Notations scientifiques et puissances de 10

/ 4 pts
  1. Écris les nombres suivants en notation scientifique : a) $0{,}000\,47$    b) $3\,800\,000$    c) $0{,}000\,000\,001\,6$
  2. Calcule, en donnant le résultat en notation scientifique : $(2{,}5 \times 10^4) \times (4 \times 10^{-2})$
  3. Effectue la division : $\dfrac{9{,}6 \times 10^7}{3{,}2 \times 10^3}$

Exercice 2 — Préfixes SI et conversions

/ 4 pts
  1. Exprime chaque mesure en mètres, en notation scientifique :
    a) $350\text{ nm}$    b) $12{,}5\text{ µm}$    c) $0{,}3\text{ Gm}$
  2. Convertis $2{,}4 \times 10^6\text{ µm}$ en mètres, puis en km.
  3. Complete le tableau :
    PréfixeSymbolePuissance de 10
    Giga$10^9$
    n$10^{-9}$
    femto

Exercice 3 — Distances astronomiques et vitesse de la lumière

/ 6 pts
  1. La distance entre la Terre et Mars est $d = 7{,}83 \times 10^{10}$ m. Calcule le temps $t$ que met la lumière pour parcourir cette distance ($c = 3{,}00 \times 10^8$ m/s). Donne le résultat en secondes puis en minutes.
  2. En 2021, le rover Perseverance a atterri sur Mars. Un signal radio (ondes électromagnétiques, $c = 3 \times 10^8$ m/s) envoyé depuis la Terre arrivait avec quel délai (en minutes) ? Justifie.
  3. La galaxie d'Andromède est à $2{,}5 \times 10^6$ al de la Terre. a) Exprime cette distance en mètres. b) Quelle information déduit-on sur la lumière que l'on reçoit d'Andromède ?

Exercice 4 — Structure atomique et ordres de grandeur

/ 4 pts
  1. L'atome de fer a un diamètre de $2{,}56 \times 10^{-10}$ m et son noyau a un diamètre de $1{,}2 \times 10^{-14}$ m. Calcule le rapport entre le diamètre de l'atome et celui de son noyau. Que conclure ?
  2. La masse d'un proton est $m_p = 1{,}67 \times 10^{-27}$ kg et celle d'un électron est $m_e = 9{,}11 \times 10^{-31}$ kg. Calcule le rapport $m_p / m_e$. Que conclure ?

Exercice 5 — Synthèse : de l'atome à l'Univers

/ 2 pts
  1. Classe les objets suivants du plus petit au plus grand, en donnant leur taille approximative (en mètres, notation scientifique) : Noyau d'atome, Homme, Cellule, Étoile (soleil), Atome, Bactérie, Voie Lactée.
  2. Exprime ta propre taille (environ 1,70 m) en notation scientifique, puis calcule le rapport entre la taille de la Voie Lactée ($\approx 10^{21}$ m) et ta taille.
✓Corrigé détaillé

Exercice 1 — Notations scientifiques et puissances de 10
Corrigé :
a) $4{,}7 \times 10^{-4}$ — on déplace la virgule de 4 rangs vers la droite.
b) $3{,}8 \times 10^6$.
c) $1{,}6 \times 10^{-9}$.
Multiplication : $2{,}5 \times 4 = 10$ ; $10^4 \times 10^{-2} = 10^2$ → $10 \times 10^2 = 10^3 = 1 \times 10^3$.
Division : $9{,}6/3{,}2 = 3$ ; $10^7/10^3 = 10^4$ → $3 \times 10^4$.

Exercice 2 — Préfixes SI et conversions
Corrigé :
a) $350\text{ nm} = 350 \times 10^{-9}\text{ m} = 3{,}5 \times 10^{-7}\text{ m}$.
b) $12{,}5\text{ µm} = 12{,}5 \times 10^{-6}\text{ m} = 1{,}25 \times 10^{-5}\text{ m}$.
c) $0{,}3\text{ Gm} = 3 \times 10^{-1} \times 10^9\text{ m} = 3 \times 10^8\text{ m}$.
Conversion : $2{,}4 \times 10^6 \times 10^{-6}\text{ m} = 2{,}4$ m $= 2{,}4 \times 10^{-3}$ km.
Tableau : Giga → G ; nano → nano ; femto → f ; $10^{-15}$.

Exercice 3 — Distances astronomiques et vitesse de la lumière
Corrigé :
1. $t = d/c = (7{,}83 \times 10^{10}) / (3{,}00 \times 10^8) = 2{,}61 \times 10^2$ s = 261 s ≈ 4,35 min.
2. Le signal radio est une onde électromagnétique : il se propage aussi à $c$. Le délai est le même que pour la lumière : environ 4 min. La communication avec le rover est impossible en temps réel (aller-retour ≈ 8 min).
3a. $d = 2{,}5 \times 10^6 \times 9{,}46 \times 10^{15} = 2{,}365 \times 10^{22}$ m ≈ $2{,}4 \times 10^{22}$ m.
3b. La lumière met $2{,}5 \times 10^6$ ans pour arriver : on voit Andromède telle qu'elle était il y a 2,5 millions d'années. On reçoit une image du passé.

Exercice 4 — Structure atomique et ordres de grandeur
Corrigé :
1. $\frac{2{,}56 \times 10^{-10}}{1{,}2 \times 10^{-14}} = \frac{2{,}56}{1{,}2} \times 10^{-10+14} \approx 2{,}13 \times 10^4$. Le noyau est environ 20 000 fois plus petit que l'atome : l'atome est essentiellement vide.
2. $\frac{m_p}{m_e} = \frac{1{,}67 \times 10^{-27}}{9{,}11 \times 10^{-31}} \approx 1{,}83 \times 10^3 \approx 1836$. Le proton est environ 1836 fois plus massif que l'électron : la quasi-totalité de la masse atomique est dans le noyau.

Exercice 5 — Synthèse : de l'atome à l'Univers
Corrigé :
1. Classement : Noyau ($10^{-15}$ m) < Atome ($10^{-10}$ m) < Bactérie ($10^{-6}$ m) < Cellule ($10^{-5}$ m) < Homme ($10^0$ m) < Étoile/Soleil ($10^9$ m) < Voie Lactée ($10^{21}$ m).
2. $1{,}70\text{ m} \approx 1{,}70 \times 10^0$ m. Rapport : $\frac{10^{21}}{1{,}70} \approx 5{,}9 \times 10^{20}$ : la Voie Lactée est environ $6 \times 10^{20}$ fois plus grande qu'un être humain !

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