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Niveau maths sup
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Reflexion et réfraction

Posté par
Aloulita
12-09-23 à 20:04

Bonjour,
J'ai un devoir de physique la semaine prochaine et j'ai trouvé des exercices d'applications du cours.
Je ne comprends pas cet exercice :

Erreur sur le positionnement d'un objet

Un observateur de taille t = 1.8m regarde un objet au fond d'un bassin depuis le bord. Le bassin de hauteur h=1.5m contient une épaisseur e=1m d'eau (indice n=1.33).
L'objet semble situé à une distance d=1m du bord. Déterminer la véritable position de l'objet.

J'aimerais avoir une piste car je ne comprends pas comment déterminer la position de l'objet.

Posté par
vanoise
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 20:22

Bonjour
Petite imprécision dans l'énoncé : je pense que t=1,80m désigne la hauteur à  laquelle se trouve les yeux de l'observateur ; sa taille n'a aucune importance ici.
Commence par faire un schéma dans un plan vertical contenant un œil de l'observateur et l'objet quasi ponctuel au fond de l'eau. La réfraction à la surface de l'eau modifie la direction du rayon lumineux allant de l'objet à l'oeil. La portion de ce rayon situé dans l'air à son prolongement au fond du bassin à la distance d=1m du bord du bassin.
Tu peux scanner puis poster ici ce shéma : je le corrigerai si nécessaire.

Posté par
Aloulita
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 20:36

Merci beaucoup, j'avais fais ce schéma :

Reflexion et réfraction

Posté par
vanoise
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 21:07

Bravo !
La position de B étant connue, tu peux déterminer l'angle i1 . La loi de Descartes va alors te fournir l'angle i2. Facile alors d'obtenir la position de A.

Posté par
Aloulita
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 21:26

D'accord merci, cela me donne alors :

sin i1 = 1/√1²+(1,50+1,80)²=0,29

Soit i1=arcsin(0,29)
              =17° environ

Alors on sait que n1 sin i1 = n2 sin i2


Donc sin i2 = n1 sin i1 / n2
                          = sin i1 /1,33
                          = 0,39 environ

Donc i2 = arcsin(0,39)
                   = 23° environ

Mais je ne vois pas comment déterminer A par la suite... (si mais calculs sont corrects !)

Posté par
vanoise
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 21:30

Le théorème de Thalès te permet d'obtenir la distance du point I au bord. La suite est facile.

Posté par
Aloulita
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 21:59

Désolé de vous déranger mais je ne vois vraiment pas comment utiliser le théorème pour trouver la distance (bord/I)

Posté par
vanoise
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 22:04

Si tu préfères, tu peux utiliser la valeur de tan(i1) et le fait que l'œil est 2,30m au dessus de l'eau pour obtenir la distance du bord au point I.
Attention à ne pas arrondir les calculs intermédiaires : les arrondis successifs peuvent alors conduire à des erreurs significatives. Je viens de reprendre tes calculs. OK pour i1 mais tu devrais trouver i2 < i1.

Posté par
Aloulita
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 22:13

J'ai effectivement rectifié i1 et je trouve i1=13°

Ne pourrait t'on pas utiliser le théorème de pythagore avec les 2,30m et tan(i1) ?

Posté par
vanoise
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 22:23

Que vaut l'angle au sommet,au niveau de l'oeil ?

Posté par
Aloulita
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 22:25

L'angle vaut i1 = 13°

Posté par
vanoise
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 22:35

Tu as trouvé 17° tout à l'heure. C'est i2 qui vaut environ 13°. Reprends maintenant mon message de 22h13.

Posté par
Aloulita
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 22:38

J'ai plusieurs fois essayé avec tan(i1) et 2,30m mais sans réel résultat

Posté par
vanoise
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 22:45

L'observateur étant juste au bord, la distance du bord au point I vaut :
(t+h-e).tan(i1)=2,30.tan(i1)
(distance en mètre)

Posté par
Aloulita
re : Reflexion et réfraction 12-09-23 à 22:52

Super merci beaucoup je vais essayer de me débrouiller pour la suite !



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