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Mesure du temps

Posté par
Caarole
23-02-13 à 11:15

Bonjour tout le monde !


J'ai une activité en Physique sur "La mesure de temps et définition de la seconde : la quête de la précision".

La première question est : Donner des exemples de phénomènes physiques utilisés pour définir une mesure du temps & quel est le paramètre commun à tous ces phénomènes ?

Sauf que je ne comprend pas ce qu'est un phénomène physique, bien sur j'ai cherché, dans wiki par exemple ils marquent : Un phénomène physique est un phénomène au cours duquel les corps ne subissent pas de transformation de leur nature. Les corps qui subissent des transformations physiques peuvent revenir à leur état initial, ou en tout cas, pourraient y revenir.
Est-ce qu'un phénomène physique peut être un phénomène naturelle ?
Est ce que la sablier égyptien, les horloges au césium et les rotations de la Terre sont des phénomènes physiques (ce sont les réponses que j'ai donné, sans sûreté). Sauf qu'il n'y a pas de point commun entre eux..


Voilà mon problème. Merci d'avance !

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure du temps 23-02-13 à 11:19

Bonjour,

Il n'y a aucun doute qu'un phénomène physique puisse être un phénomène naturel.

La "légende" dit que Newton a eu l'idée de la gravitation universelle (un pas gigantesque dans la compréhension des phénomènes physiques) en voyant tomber une pomme, phénomène tout à fait naturel...

Mais si il y a un point commun entre les trois phénomènes que tu as cités. À ton avis ?

Posté par
Caarole
re : Mesure du temps 23-02-13 à 11:25

Les trois sont des phénomènes naturels ? :$

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure du temps 23-02-13 à 11:29

Les trois exploitent des phénomènes physiques naturels, mais pourquoi a-t-on pris ces phénomènes-là pour mesurer des durées et établir une échelle de temps ? Tous les phénomènes physiques naturels ne se prêtent pas à la mesure du temps...

Des topics récents pour te donner des idées (mais je suis prêt à continuer dans ce topic-ci avec toi) :
Mesurer le temps - Terminale S
Mesure du temps

Posté par
Caarole
re : Mesure du temps 23-02-13 à 11:54

Le second lien est exactement ce que j'ai à faire
Mais dans le premier lien il y a tellement d'information que je n'arrive pas à faire le tri de ce qu'il me faut :/

En ce qui concerne "mon" énoncé, je me demande si la caractère naturel des phénomènes physique est considéré comme paramètre commun ?
Et en ce qui concerne votre question,

Citation :
Les trois exploitent des phénomènes physiques naturels, mais pourquoi a-t-on pris ces phénomènes-là pour mesurer des durées et établir une échelle de temps ?

Heu.. Peut être l'idée de la périodicité ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure du temps 23-02-13 à 12:02

Bien sûr que le point essentiel est de faire appel à un phénomène périodique.

Sablier : il met toujours la même durée à faire passer le sable d'un réservoir à l'autre. On le retourne et on recommence...

Horloge à césium : la période qu'elle permet de définir est très stable, il "suffit" de compter les périodes...

Rotation de la Terre sur elle-même (référentiel géocentrique) : on a longtemps cru que la durée pour un tour était très constante ; grâce aux horloges au césium on sait maintenant que ce n'est pas tout à fait vrai... mais cela a suffi pendant des siècles !
___________

Il y a beaucoup d'informations dans le premier topic. Je t'engage malgré tout à le lire. Cela m'évitera de répéter ce que j'y ai écrit.

Propose des réponses...

Posté par
Caarole
re : Mesure du temps 23-02-13 à 12:16

J'en avais lu la plupart, sauf qu'à partir des ordres de grandeurs j'avais arrêté. Sur vos conseils, j'ai donc lu jusqu'à la fin.. Mais ceci ne m'aide pas beaucoup puisque nos documents diffèrent. On a une base similaire : l'étude de la mesure du temps, mais des questions qui n'ont pas vraiment de rapport.

Enfin, je pense avoir compris ce que je dois répondre, alors Merci beaucoup !
Malheureusement ce n'était que la première question. Pour la deuxième j'ai simplement besoin de savoir si vous êtes d'accord, je pense y avoir répondu correctement..

La seconde question est : Pourquoi parle-t-on de jour solaire moyen ?
A ceci, j'ai répondu : Le jour solaire moyen est la moyenne d'un très grand nombre de jours solaires vrais, sachant qu'un jour solaire vrai est l'intervalle de temps compris entre deux passages consécutifs du soleil au même méridien et qu'il est très variable (c'est d'ailleurs ce pourquoi on utilise une moyenne).

Est-ce bon ? :$


Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure du temps 23-02-13 à 12:17

Tout à fait d'accord avec ta proposition de réponse.

Posté par
Caarole
re : Mesure du temps 23-02-13 à 12:25

Meeeerci !!

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure du temps 23-02-13 à 12:28

Je pense que tu peux répondre facilement aux questions 4 et 5 (voir sinon le topic, premier lien, où j'y réponds alors que je ne connaissais pas ton énoncé).

Posté par
Caarole
re : Mesure du temps 24-02-13 à 11:19

J'ai répondu à la 4 sans trop de soucis. Cependant la 5.. La j'ai pas d'idée, les documents ne nous disent pas que l'horloge atomique n'est pas répandue et encore moins pourquoi ^^'

Cependant, il y a une question que j'aimerais que simplement vérifié :

La troisième question (elle n'est pas sur le second topic)
- On peut parler de phénomènes dissipatifs responsables du ralentissement de la rotation de la Terre.
a) Quels sont les phénomènes dissipatifs évoqués dans les documents ci-dessus ?


Pour que vous puissiez valider ou non ma réponse il va vous falloir un des documents :
"La définition de la seconde a évolué au cours du temps. Avec l'avènement des mesures astronomiques, les astronomes se sont aperçus que la rotation de la Terre atour de son axe n'était pas uniforme. Sa vitesse diminue sensiblement et, de fait, la durée des jours augmente.
Ce ralentissement est principalement généré par l'effet des marées. Sous l'action des forces exercées essentiellement par la Lune, la Terre se déforme. Il apparaît des bourrelets océaniques créant des frottements qui ralentissent sa rotation. Dans les années 1960, la définition de la seconde comme étant 1/86 400e de jour solaire moyen est donc abandonnée.
Aujourd'hui, la seconde est définie comme la durée nécessaire pour qu'il se produise 9 192 631 770 oscillations au sein de l'atome de césium 133. On parle de temps atomique. "


J'ai donc répondu que les phénomènes dissipatifs évoqués sont l'effet des marées et le frottements des bourrelets océaniques.

b) Pourquoi sont-ils qualifiés de "dissipatifs"

Ces phénomènes sont qualifiés de dissipatifs car la libération de leur énergie influe sur la rotation de la Terre.

c) En quoi ces phénomènes sont-ils un frein à l'utilisation des systèmes mécaniques pour mesurer le temps ?

Ces phénomènes sont un frein à l'utilisation des systèmes mécaniques pour mesurer le temps car la durée des jours varie et par conséquent la seconde ne peut pas se définir en fonction du jour solaire moyen.

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure du temps 24-02-13 à 12:08

Question 3

Tu réponds bien.
Pour moi les "bourrelets océaniques" et les marées sont des phénomènes tellement liés que je vois mal la différence.

Dissipatif :
Tu sais qu'en l'absence de frottements l'énergie mécanique se conserve. Elle se transforme (énergie cinétique et énergie potentielle de pesanteur) mais reste constante. Il n'en est plus de même en présence de frottements.
L'énergie se conserve toujours. Mais l'énergie mécanique diminue parce qu'il y a apparition d'énergie thermique due aux frottements. On dit que l'énergie se dégrade. L'énergie mécanique est une énergie "noble" de laquelle il est relativement facile d'extraire du travail. Ce n'est pas la même chose avec l'énergie thermique de laquelle il est beaucoup plus difficile d'extraire avec un bon rendement du travail.

Dissipatif : donc l'énergie se "dissipe" en chaleur...

Ces phénomènes dissipatifs ne sont pas réguliers, ils sont constatés mais ils ne sont pas vraiment prévisibles dans le détail. On a calculé par exemple le ralentissement de la rotation sur elle-même de la Terre dû à l'usine marée-motrice de la Rance (de l'énergie mécanique due aux différences de hauteur d'eau - pleine mer et basse mer - est transformée en énergie électrique qui finira bien à un moment ou à un autre par être transformée en chaleur... et donc dégradée). Or un système "mécanique" ne peut pas prévoir l'utilisation ou l'arrêt de cette centrale par exemple.
Je n'ai pas l'énoncé complet. Je me demande si on ne veut pas te faire dire que tous les systèmes mécaniques d'horloge sont eux aussi soumis à des frottements (variables dans le temps...).

Question 5
Je crois avoir un peu répondu dans le premier topic.
C'est très cher !
Les laboratoires qui en ont réellement l'usage en ont acheté.
Il est facile de recevoir des signaux horaires des laboratoires nationaux qui possèdent de telles horloges
Depuis la diffusion des GPS, il est simple de recevoir un signal qui a la stabilité de ces horloges au césium dont sont équipés les satellites du système GPS (horloges vérifiées régulièrement).
À l'observatoire de Paris se trouve l'horloge qui était, il y a une dizaine d'années, la plus "précise" au monde : une horloge à fontaine d'atomes froids (stabilité de 10-15) (vraiment "froids" : température des atomes de la boule de gaz de l'ordre de quelques microkelvins ! ! ). À cette époque les USA construisaient une horloge semblable dont ils espéraient une stabilité de l'ordre de 10-16. Et les français avaient le projet d'une nouvelle horloge pour 10-17 !
La métrologie du temps est assez exceptionnelle : environ une amélioration d'un facteur 10 tous les 10 ans depuis le début du XXème siècle (stabilité de l'ordre de 10-6 à cette époque pour les meilleures horloges d'observatoire).
Le grand public a-t-il besoin (hormis le cas du GPS) d'une telle "exactitude" ?
Mais l'industrie en a besoin.
Les systèmes, en développement, anti-abordage pour les avions en ont besoin aussi.

Voilà quelques réflexions...

Posté par
Caarole
re : Mesure du temps 24-02-13 à 12:46

La question 5 me parait toute suite beaucoup plus claire Merci !
Mais je crois que réellement, je ne me serais pas posée cette question dans ce sens.

En ce qui concerne la question 3, je ne suis pas sur mais mes réponses sont justes ?
En tout cas merci beaucoup pour toutes ces explications !


Merci beaucoup de m'avoir aidé hier et aujourd'hui ! Ceci m'a été bien utile, et j'ai beaucoup plus d'information que prévu, alors Merci encore

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure du temps 24-02-13 à 13:22

Je crois avoir repris en détail les trois parties de la question 3.
__________

Je t'en prie.
À une prochaine fois !



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