Expérience - La constante de Hubble
Laboratoire
La constante Hubble
L'effet de la distance sur la vitesse
Edwin Hubble a découvert dans les années 1920 que les galaxies s'éloignent de nous. Il a fait une autre découverte encore plus surprenante : plus une galaxie se trouve loin de la nôtre, plus elle s'en éloigne rapidement. Pour nous aider à mieux comprendre la découverte de Hubble, tentons une expérience en utilisant un élastique comme représentation unidimensionnelle de notre Univers.
Outils et matériel
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Expérience
Faites l'expérience avec un partenaire, si possible. Voilà ce que vous devez faire :
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1. |
Coupez l'élastique de façon à obtenir une seule longueur. |
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2. |
Posez ensuite l'élastique le long de la règle, en calant une extrémité au niveau du zéro de la règle. |
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3. |
Avec le crayon, tracez une marque sur l'élastique tous les centimètres. REMARQUE : Veillez à ne pas étirer l'élastique lorsque vous tracez vos marques ! |
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4. |
Imaginons que la première marque sur l'élastique (à 1 cm) représente la Voie Lactée. Inscrivez VL sur cette marque. Ce sera notre référence. Les autres marques représentent d'autres galaxies dans l'Univers qui se trouvent au-delà de la Voie Lactée. Désignez-les par une lettre de l'alphabet. |
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5. |
A présent, alignez la référence de la Voie Lactée sur le bord de la règle à 0 cm. Les marques des autres galaxies sur l'élastique devraient s'aligner sur les autres centimètres. Vous pouvez ainsi voir à quelle distance de la Voie Lactée est située chaque galaxie. Notez ensuite ces valeurs dans la première colonne du tableau de données. |
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6. |
Tenez l'élastique par chaque extrémité, puis étirez-le de sorte que la galaxie A se déplace du premier au deuxième centimètre. Vérifiez que la marque VL reste alignée sur le bord de la règle. Lisez la distance entre la Voie Lactée et chaque galaxie après étirement, et demandez à votre partenaire de noter ces mesures dans la deuxième colonne de votre tableau de données. |
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REMARQUE : Si vous réalisez l'expérience seul, utilisez le ruban adhésif pour fixer une extrémité de l'élastique sur votre plan de travail. Appuyez bien fort avec votre doigt pour être sûr qu'il reste collé. Lorsque vous êtes prêt à relever les données, d'une main étirez l'élastique et de l'autre ajustez la règle, puis notez les mesures. Relevez vos données rapidement avant que l'élastique ne se décolle, comme sur la photo ci-contre où la marque VL s'est déjà décalée du bord de la règle. |
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7. |
Pour connaître la distance totale de déplacement des galaxies, soustrayez de la distance initiale la distance après étirement. Notez ces résultats dans la troisième colonne du tableau de données. |
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8. |
Supposons que cela vous ait pris une demie seconde (5 .sd) pour étirer l'élastique. Ce temps équivaut au temps mis par chaque galaxie pour atteindre sa nouvelle position. Calculez la vitesse de déplacement de chaque galaxie et notez les résultats dans la dernière colonne de votre tableau de données. Pour cela, divisez la distance totale par 0,5. |
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Tableau de données |
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| Galaxie | Distance initiale de la Voie Lactée (en cm) | Distance des galaxies après étirement (en cm) | Distance totale parcourue (en cm) |
Galaxie Vitesse (en cm/s) |
| Une | ||||
| B | ||||
| C | ||||
| D | ||||
| E | ||||
| F | ||||
| G | ||||
Que remarquez-vous concernant la vitesse des galaxies lorsqu'elles s'éloignent de la Voie Lactée ? Est-ce que vos résultats coïncident avec la découverte d'Edwin Hubble ? Pourquoi ? Les autres galaxies se rapprochent-elles ou s'éloignent-elles de la Voie Lactée ?
Pour mieux visualiser la tendance de vos résultats, vous pouvez tracer un graphique en plaçant la distance initiale de la Voie Lactée sur l'axe des abscisses et la vitesse sur l'axe des ordonnées.
Essayer par vous-même puis cliquez ici pour voir nos résultats.
