5.Feuille d'exercices
5.E1 : A quelle distance se situe l'orage ?
Lors d’un orage, la foudre tombe à \(\pu{5,2 km}\) d’un promeneur. L’éclair et le tonnerre sont émis simultanément au moment où la foudre tombe.
1 Donner la valeur de la vitesse de la lumière dans l’air et la valeur de la vitesse du son dans l’air à température ambiante en \(\pu{km*s-1}\).
2
2.a Au bout de combien de temps le promeneur verra-t-il l’éclair ?
2.b Au bout de combien de temps le promeneur entendra-t-il le tonnerre ?
2.c Peut-on négliger le temps mis par la lumière par rapport au temps mis par le son pour parvenir au promeneur ?
3 Justifier la technique qui consiste à compter les secondes entre la vision de l'éclair et l'audition du tonnerre et à le diviser par 3 pour obtenir la distance (en kilomètre) à laquelle la foudre est tombée.
5.E3 : Deux miroirs
Prolonger les quatre rayons issus de O. On utilisera la méthode basée sur les angles (loi de Snell-Descartes) pour les deux premier rayons, et la symétrie pour les deux autres rayons.
5.Eac2 : Champ de vision dans un miroir
Le schéma ci-dessous montre l'œil (noté O) d'une personne qui regarde un miroir (dont les extrémitées sont notés A et B).
On s'intéresse également à trois point notés R, S et T.
1 Représenter la rayon qui arrive dans l'œil après être passé par le point A.
2 Représenter la rayon qui arrive dans l'œil après être passé par le point B.
3 Parmi les points R, S et T, indiquer ceux que l'œil verra à travers le miroir.
5.Eac3 : Réfraction de l'air à l'eau
Un rayon de lumière arrive à la surface de l'eau d'un aquarium avec un angle de \(\pu{36 °}\) par rapport à la verticale.
Donnée : \(n_{eau} = \pu{1,33}\)
1 Représenter la situation par un schéma légendé. Ajouter le rayon réfracté dans l'eau.
2 Calculer l'angle du rayon de lumière réfracté dans l'eau par rapport à la verticale.
5.E4 : Rayon à travers une vitre
On considère une vitre en verre dont l’indice de réfraction est \(n = \pu{1,5}\).
On souhaite déterminer le chemin suivi par la lumière lorsqu’elle traverse la vitre.
Pour cela, on étudie un rayon qui arrive sur cette vitre avec un angle d'incidence \(i_1 = \pu{30 °}\).
1 Situation n° 1 : Passage de l’air au verre
1.a Repérer \(i_1\) sur le schéma.
1.b Calculer l'angle de réfraction \(r_1\) du rayon dans le verre puis tracer ce rayon.
1.c Compléter le schéma avec le trajet du rayon dans la vitre en respectant les valeurs des angles.
2 Situation n° 2 : Passage du verre à l’air
2.a Calculer l'angle d'incidence \(i_2\) du ce rayon lorsque celui-ci passe du verre à l’air.
2.b Avec quel angle de réfraction \(r_2\) le rayon émerge-t-il de la vitre ?
2.c Compléter le schéma avec le rayon qui ressort de la vitre en respectant les angles.
3 Comparer la direction du rayon qui arrive sur la vitre à celle de celui qui en ressort.