Physique-Chimie5eDes signaux pour observer et communiquerFiche de cours
Vitesse de la lumière
La lumière va très vite, mais pas instantanément — cette vitesse finie change notre façon d'observer l'Univers.
1 L'idée
La lumière se propage dans le vide à une vitesse finie : environ 300 000 kilomètres par seconde. En une seule seconde, elle ferait 7,5 fois le tour de la Terre.
Cette vitesse est immense, mais elle n'est pas infinie. La lumière met donc du temps pour nous parvenir. Quand on observe une étoile lointaine, on voit en réalité la lumière qu'elle a émise dans le passé.
2 Les formules clés
Vitesse de la lumière
\(c = 300\,000 \text{ km/s}\)
Distance parcourue
\(d = c \times t\)
Durée du trajet
\(t = \dfrac{d}{c}\)
3 Exemples de durées remarquables
La Lune (à 384 000 km)
$t = \dfrac{d}{c} = \dfrac{384\,000}{300\,000} \approx 1{,}28$ s
La lumière met environ $1{,}3$ seconde pour aller de la Lune à la Terre.
Le Soleil (à 150 000 000 km)
$t = \dfrac{150\,000\,000}{300\,000} = 500$ s
$500 \div 60 = 8$ min $20$ s : la lumière du Soleil met plus de 8 minutes pour nous parvenir.
L'année-lumière
- Une année-lumière est une distance, pas une durée.
- C'est la distance parcourue par la lumière en une année entière.
- Exemple : Proxima Centauri, l'étoile la plus proche du Soleil, est à $4{,}2$ années-lumière.
Méthode — résoudre un problème de vitesse de la lumière
- Repérer l'inconnue : $d$ (distance), $t$ (durée) ou $c$ (vitesse).
- Vérifier les unités : si $c$ est en km/s, $d$ doit être en km.
- Appliquer $d = c \times t$ ou $t = \dfrac{d}{c}$.
- Convertir le résultat si nécessaire : secondes $\to$ minutes $\to$ heures.
Erreurs fréquentes
- La lumière n'est pas instantanée : même à 300 000 km/s, elle met du temps sur de grandes distances.
- Mélanger les unités : ne pas diviser une distance en km par $c$ exprimé en m/s.
- Confondre année-lumière (une distance) et une durée : ce n'est pas « 1 an de voyage ».