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Niveau seconde
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L'univers

Posté par
lyshenn
27-10-11 à 01:34

Slt à tous =)

Voilà j'ai un DM en physique chimie qui me pose un peu problème =/ : (d'abord je vous met les données pour le DM)

Rayon de Jupiter : 71 492 km
Masse de Jupiter : 1,8987 × 1027kg
Masse volumnique de Jupiter : 1 326 kg.m-3
Rayon de la Terre : 6400 km
Volume d'une sphère de rayon R : 4/3 × × R3.Rque : Si le rayon R est exprimé en mètre, le volume est exprimé en m3
Périmètre d'un cercle de rayon r = 2 × × R

Voici l'énoncé :

On appelle masse volumique, notée , le rapport de la masse et du volume : =m/V avec la masse m en kg et le volume V en m3

a)Quel est le rayon R, en km de l'exoplanète. Justifier
b)Déterminer le volume V, en m3de l'exoplanète (elle est sphérique).
c)Déduire en précisant l'unité la masse volumique de l'exoplanète en justifiant.Donner un ordre de grandeur de la valeur obtenue.
d)Comparer (avec les ordres de grandeur) la masse volumique d'Osiris à celle de Jupiter.

Merci à l'avance pour votre aide =)

Posté par
Coll Moderateur
re : L'univers 27-10-11 à 07:48

Bonjour,

Il me semble que pour pouvoir t'aider il nous faudrait aussi des données concernant cette exoplanète, Osiris.

Posté par
lyshenn
l'unive 27-10-11 à 14:19

Oui je m'excuse j'ai omis de les mettre

Les données d'Osiris :
- la masse de l'exoplanète : 0,69 fois celle de jupiter
- diamètre (Jupiter=1) : 1,35
- sa distance à l'étoile : 4,0 millions de km
- sa période de révolution (=temps mis par l'exoplanète pour faire un tour autour de l'étoile) : 3,52 jours

Voilà ce sont ces seules données qui on été mises sur la feuille :/

Posté par
Coll Moderateur
re : L'univers 27-10-11 à 17:12

Ah, voilà !

Alors, quel est le rayon R de l'exoplanète, en kilomètres ?

Posté par
lyshenn
L'univers 27-10-11 à 17:45

C'est justement cela que je n'arrive point à trouver

Posté par
Coll Moderateur
re : L'univers 27-10-11 à 17:47

Si on compte 1 le diamètre de Jupiter, alors celui d'Osiris vaut 1,35

Or le rayon de Jupiter est de 71 492 km

Posté par
lyshenn
L'univers 27-10-11 à 18:30

Alors ce que je devrais faire c'est compter 1,35 le diamètre d'Osiris ?

Posté par
Coll Moderateur
re : L'univers 27-10-11 à 18:40

Je ne suis pas sûr de comprendre.

Quel est donc, en kilomètres, le rayon d'Osiris ?

Posté par
lyshenn
L'univers 27-10-11 à 18:46

Heu...0,0135 Kilomètre ?!

Posté par
bibe
re : L'univers 27-10-11 à 18:52

Bonjour,

Je me mêle un peu de cette histoire Coll

lyshenn, tu ne crois pas que 13,5m c'est pas un peu petit pour une exoplanète ?

Comme Coll te l'a dit, Osiris a un diamètre de 1,35 fois celui de Jupiter. C'est ce qui est dit dans ton énoncé, diamètre (Jupiter=1) : 1,35
On a le rayon de Jupiter, on peut donc avoir le rayon d'Osiris.

Posté par
lyshenn
re : L'univers 27-10-11 à 18:56

Oui Coll m'a expliqué tout sa bibe mais à vrai dire je ne sais pas comment trouver le rayon d'Osiris c'est pour cela que j'ai crée ce topic car j'ai trouvé cette partie du DM abstrait !

Posté par
Coll Moderateur
re : L'univers 27-10-11 à 18:58

Bonjour bibe

Aucun problème ! Peut-être qu'avec deux lampes il y aura moins d'ombres...

Posté par
bibe
re : L'univers 27-10-11 à 19:01

Il faut faire un produit en croix, on a:

Rayon de Jupiter:  71 492 km ---> 1
Rayon d'Osiris:       x   km ---> 1,35

Si comme ça, ça n'est pas plus clair, je ne vois pas quoi dire de plus...

Posté par
Coll Moderateur
re : L'univers 27-10-11 à 19:02

lyshenn >> Relis ce qu'a écrit bibe

Citation :
Osiris a un diamètre de 1,35 fois celui de Jupiter


Posté par
lyshenn
re : L'univers 27-10-11 à 19:15

Bon je pense que c'est x = 1,3577 492:1 = 104614,2 Non ?

Posté par
bibe
re : L'univers 27-10-11 à 21:27

Ok pour x sauf que tu t'es trompé, ça n'est pas 1,35*77 492   mais 1,35* 71 492. Et il faut également une unité, donner un résultat numérique sans l'unité qui va avec n'a aucun sens parce qu'on ne sait pas si tu parles de m, de km d'a.l, etc... Dans ce cas là on se doute bien que ceux sont des km mais dans certains exercices ça n'est pas toujours évident, donc mets les unités!

Bon en reprenant le calcul, tu peux tranquillement faire la deuxième question.

Posté par
lyshenn
L'univers 27-10-11 à 21:32

Voilà bibe après révision du calcul cela donne : 96514,2 km

Posté par
lyshenn
L'univers 27-10-11 à 21:50

Et pour l'ordre de grandeur j'ai pensé à faire : 96514,2102km
= 102+1km
=103km
L'ordre de grandeur est 102+1= 103

Est-ce bon ce que j'ai fait ?

Posté par
bibe
re : L'univers 27-10-11 à 21:59

Je suis un peu perdu là, tu réponds à quelle question là? Tu dois d'abord donné le volume d'Osiris  et ensuite sa masse volumique.

Posté par
lyshenn
re : L'univers 27-10-11 à 22:10

Ah oui ! c'est parceque je n'ai pas mis cette question là...bref

Alors pour le volume en m3 je propose : 4/3 3,1496514,2  

Es-ce cela ?

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 01:28

Il suffit d'appliquer la formule:

V=(4/3)..R3  et on convertit R en m pour pouvoir par la suite exprimer la masse volumique de la planète en kg/m3

Posté par
lyshenn
re : L'univers 28-10-11 à 03:05

Peut-tu m'éclairer dans la la signification de 4/3 ?

Es-ce 4 diviser par 3 ?

Posté par
lyshenn
L'univers 28-10-11 à 03:16

Donc si j'ai bien suivi la formule cela me donne :

4/33,1496514,23=

3.76393442661015m

Est-ce bien cela bibe ?

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 11:37

Voilà bibe après révision du calcul cela donne : 96514,2 km  

Tu n'as pas convertir le rayon en m avant de faire la calcul, si tu laisse ton rayon en km, le résultat sera en km3, ce qui n'est pas gênant mais je suppose que tu as plus de faciliter à convertir des km en m que des km3 en m3

Posté par
lyshenn
L'univers 28-10-11 à 14:40

La conversion de 96514,2 km en m me donne : 96514200 m

J'ai refais le calcul 4/33,14965142003

= 3,7639342661024

C'est ok ?


Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 14:48

Ok mais il y a beaucoup trop de chiffres significatifs, cela ne sert à rien d'avoir 9 chiffres après la virgule. Le rayon de Jupiter étant la seule donnée que l'on a au départ pour calculer le volume d'Osiris ne comporte que 5 chiffres significatifs et c'est largement suffisant.

V= 3,7639.1024 m3     encore une fois il faut l'unité du résultat sinon on ne peut pas dire si le résultat est correct ou non. C'est comme si on te demande combien pèse un objet et que tu réponds 300. Est ce que l'on parle de 300mg, 300g, 300kg? ça n'a strictement rien à voir.

Comment faire maintenant pour obtenir la masse volumique d'Osiris en fonction des données de l'énoncé et des réponses précédentes?

Posté par
lyshenn
L'univers 28-10-11 à 15:41


N'étant pas sur de mes calculs je propose que comme nous dit la formule l'on fasse : m/V3

On sait que le volume est : 3, 7639.1024m3

Parcontre la masse on ne sait pas ; alors je pense que pour la trouvée il faut multiplier 0,69(masse de l'exoplanète)1,89871027

= 1,3101031027kg

Non ?

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 15:45

Ok, c'est un bon raisonnement, ça progresse

Tu as maintenant la masse que l'on va écrire toujours avec 5 chiffres significatifs (comme celle de Jupiter) m=1,3101.1027kg

Tu as le volume, il ne reste plus qu'à faire le rapport des deux, c'est une masse volumique que l'on cherche donc une masse divisée par un volume, comme tu l'as écrit.

Posté par
lyshenn
re : L'univers 28-10-11 à 16:01

Ok

Alors formule :

m/V

Application de la formule avec les chiffres :

1,31011027/3,76391024
= 3,4806982121047

Comme il y a beaucoup de chiffres significatifs je pense que ce sera 3,48061047

Bien ?

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 16:29

Tu t'es trompé quand tu as tapé ça sur ta calculatrice, ça saute aux yeux puisque l'on peut voir directement que le rapport \frac{10^{27}}{10^{24}}=10^{27-24}=10^3^ donc le résultat sera (1,3101/3,7639)*10^3 qui de toute évidence va donner un résultat qui sera sous la forme d'un nombre dans les centaines.

Encore une fois, quelle est l'unité de ton résultat, et tu peux mettre =1,3101*1027/3,7639*1024 , c'est la lettre que l'on utilise généralement pour parler de masse volumique.

Posté par
lyshenn
L'univers 28-10-11 à 16:46

Ok je vois et comment faire pour donner l'ordre de grandeur de la valeur ?

qui est 348,0698212

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 16:53

L'ordre de grandeur est de 102 ... quelle unité?
On dit en fait que la masse volumique a un ordre de grandeur de la centaine, après je ne sais plus vraiment si l'on peut dire que c'est de l'ordre de 3.102 ou pas...

Posté par
lyshenn
L'univers 28-10-11 à 16:59

L'unité c'est mais comment a-tu fait pour trouver l'ordre de grandeur ?

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 17:03

L'unité n'est pas , c'est une lettre pour faire les calculs comme V pour les volumes, t pour le temps, m pour la masse, etc...

L'ordre de grandeur tu le trouves en écrivant le résultat en écriture scientifique (a.10b) et tu donnes la puissance de 10 si a est compris entre 1 et 4 et tu donnes la puissance de 10+1 si a est compris entre 5 et 9, c'est comme pour les arrondis.

Posté par
lyshenn
L'univers 28-10-11 à 17:07

L'unité est kg

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 17:10

Tu divises une masse par un volume, la masse est exprimée en kg, et ton volume est exprimé en m3, le résultat est donc en km/m3

Posté par
lyshenn
L'univers 28-10-11 à 17:18

Ok donc maintenant comparons les ordres de grandeurs :

On sait que Osiris à un ordre de grandeur de 102

Heu celle de Jupiter ? faut -il transformer la masse volumique de Jupiter en notation scientifique pour ensuite trouver son ordre de grandeur ?

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 17:19

Normalement oui mais on voit que la masse volumique de Jupiter s'écrit 1 326 kg.m-3, on a un nombre en milliers donc en 103

Posté par
lyshenn
L'univers 28-10-11 à 17:28

Donc l'ordre de grandeur de Jupiter est de 103et celle d'Osiris 102 donc on peut en déduire que jupiter à une masse volumique plus grande de celle d'Osiris ?

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 17:31

Oui mais ça on le savait déjà car dans l'énoncé on nous a dit: la masse de l'exoplanète : 0,69 fois celle de jupiter
- diamètre (Jupiter=1) : 1,35

Ce qui veut dire que Osiris est plus grande que Jupiter mais a une masse plus faible donc sa masse volumique est forcément plus faible que celle de Jupiter, mais tu peux quand même le mettre en conclusion en précisant que la masse volumique de Jupiter est quasiment 10 fois plus grande que celle d'Osiris.

Posté par
lyshenn
L'univers 28-10-11 à 17:40

Et à partir des réponses trouvées de quel groupe de planètes du système solaire , l'exoplanète Osiris se rapproche-elle le plus ?

Es-ce des planètes télluriques ?

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 17:41

A ton avis? Quelles planètes sont gigantesques et on une masse faible?

Regardes rapidement sur internet si tu veux...

Posté par
lyshenn
L'univers 28-10-11 à 17:51

Les géantes gazeuses ?

Heu..je viens de jeter un petit coup d'oeil sur wikipédia sur l'exoplanète Osiris et dans les caractéristiques physiques je vois qu'elle a une masse volumique de 370  kg/m³ ? aurait-il eu une erreur dans mon calcul ?

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 17:56

Voilà, c'est une géante gazeuse, il n'y a que ce type de planète (que l'on connait à l'heure actuelle) qui peut avoir ce genre de dimensions.

En ce qui concerne ton calcul, il y a eu quelques arrondis à chaque question, ça n'est jamais une valeur exacte que l'on utilise donc ça joue un peu et si tu regardes sur wikipedia le rayon donnée n'est pas le même, il est de 1,32 fois celui de Jupiter alors que dans ton énoncé il est de 1,35 et si tu regardes aussi le rayon et la masse sont données avec une certaine incertitude donc le rayon et la masse ne sont pas connues exactement mais on sait qu'il se situe dans une certaine fourchette de valeurs. Ton résultat est bon ne t'en fait pas

Posté par
lyshenn
L'univers 28-10-11 à 18:02

Ouf ! rassurée merci bibe pour ton aide j'ai juste une toute dernière question comment ferais-t-on pour calculer en km la longueur L de la circonférence de l'orbite qui représente en fait le périmètre du cercle de que décrit l'exoplanète autour de l'étoile ?

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 18:06

On te donne la distance entre l'étoile et Osiris, R=4 millions de km (c'est le rayon de l'orbite circulaire). En considérant que l'orbite est un cercle (et non une ellipse comme c'est le cas dans la réalité) on utilise la formule pour calculer le périmètre d'un cercle que tu as rappelé dans l'énoncé:

L=2.R

Si tu laisses R en km, le résultat de L sera en km. Si tu décides de convertir R en m alors le résultat de L sera en m.

Posté par
lyshenn
L'univers 28-10-11 à 18:13

Ce qui donne avec application de la formule 23,144000000 = 25120000 km

Exact ?

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 18:16

Ok. L'idéal est de mettre une puissance de 10 là dedans pour rendre plus lisible le résultat. Par contre fais attention quand tu multiplies par 3,14, sur ta calculatrice tu as la touche autant l'utiliser, ça évitera d'arrondir à chaque fois tous les calculs parce qu'un arrondi plus un autre, plus un autre, tu risques d'avoir quelques problèmes dans certains types d'exercice.

Par exemple moi je trouve pour cette question:

L=2,5133.107 km

Sinon tout est ok

Posté par
lyshenn
re : L'univers 28-10-11 à 18:21

Merci pour tout bibe tu m'a bien expliqué et t'est vraiment fort à la prochaine

Posté par
bibe
re : L'univers 28-10-11 à 18:22

Oula tant de compliments ^^

Je ne suis pas fort, c'est juste que j'ai quelques années de plus que toi et depuis le temps c'est compris, tu verras qu'avec le temps si tu retournes sur le forum tu pourras aider pas mal de monde

Bonne soirée



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