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Activités

Travaux pratiques

Publié le 16 septembre 2015

​Le CEA vous propose dix travaux pratiques (TP), adaptés au programme de lycée de physique-chimie et des sciences de la vie et de la Terre. Ces TP reposent sur des mesures réelles effectuées en laboratoire ou extraites de données publiées par les chercheurs. Une introduction documentée est à chaque fois proposée. Un corrigé est fourni pour neuf de ces TP. Les travaux pratiques peuvent vous être fournis gratuitement, sur demande, pour une utilisation pédagogique, en classe.

TP 1

Analyse de pièces de 5 et 10 centimes par la LIBS à partir de mesures réelles

La LIBS © P.Stroppa/CEA
LIBS Laser Induced Breakdown Spectroscopy © P.Stroppa/CEA

Ce TP est qualitatif et propose de déterminer la composition des pièces de centimes d’euro. Un texte est fourni afin de guider les activités des élèves. Celles ci s’effectuent sur le fichier Excel où les spectres sont déjà tracés et nécessitent l’utilisation des données fournies en annexes du texte.




​​TP 3

Autoassemblage des alcanes étudié par AFM

Microscope à force atomique (AFM) pour mesures physiques © P.Avavian/CEA
Microscope à force atomique (AFM) pour mesures physiques
© P.Avavian/CEA

Ce TP propose d’analyser les images et mesures effectuées sur l’AFM vu lors de la formation. Des calculs portant sur la géométrie des molécules d’hexadécane sont utilisés afin de modéliser l’épitaxie de ces molécules sur un support de graphite. Un corrigé est fourni.



TP 5

La masse du trou noir au centre de notre galaxie

Centre de la galaxie © CEA
Centre de la galaxie © CEA

Une mesure de la masse du trou noir situé au centre de notre galaxie est ici proposée. Elle repose sur la simple application de la troisième loi de Kepler. Un fichier Excel contenant un outil d’ajustement d’une ellipse sur une série de points par la méthode des moindres carrés est fourni. Un corrigé est fourni.



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TP 7

Mesurer l’âge de l’Univers

Formation des structures de l'univers © R.Teyssier/CEA
Formation des structures de l'univers © R.Teyssier/CEA

Ce TP propose de reprendre les mesures faites par Hubble lors de sa découverte de l’expansion de l’Univers. La détermination de la constante de Hubble est proposée. On en déduit « l’âge » de l’Univers. La version « IRFU » de ce TP est fournie.




​​TP 9

Mesurer le dioxyde de carbone atmosphérique

Mesures dioxyde de carbone © C.Morel/Our Polar Heritage
Mesures dioxyde de carbone © C.Morel/Our Polar Heritage

Ce TP s’appuie sur les analyses atmosphériques effectuées sur trois sites différents : l’Île Amsterdam, Mauna Loa et Mace Head. L’augmentation de la concentration en CO2 de l’atmosphère et l’accélération de cette augmentation sont étudiées. Les variations annuelles observables dans l’hémisphère Nord sont révélées ainsi que l’impact de l’activité humaine. Un corrigé est fourni.

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TP 2

La LIBS au service de la police scientifique

LIBS Laser Induced Breakdown Spectroscopy © P.Stroppa/CEA
LIBS Laser Induced Breakdown Spectroscopy © P.Stroppa/CEA

Ce TP est quantitatif et propose de tracer une droite d’étalonnage à partir d’échantillons connus et d’analyser un échantillon inconnu. Le travail des élèves s’effectue sur un fichier Excel pré-rempli. Une aide détaillée est fournie dans le texte d’accompagnement. Un fichier Excel corrigé est fourni.




TP 4

Mesure de la distance à M100

Galaxie © CEA/Dapnia
Galaxie © CEA/Dapnia

Ce TP permet d’apprendre comment il est possible de mesurer la distance d’objets aussi lointains que des galaxies. La méthode employée est celle qui fait appel aux propriétés des étoiles Céphéides. Un corrigé est fourni.




​​TP 6

Mouvement supraluminique du Quasar 3C 273

© ESA/NASA
© ESA/NASA

L’observation en ondes radio de cet objet conduit à un résultat paradoxal : un jet de matière semble se déplacer plus vite que la lumière ! Une analyse plus serrée permet de percer ce mystère. Une version « CEA » et une version « IRFU » de l’énoncé et du corrigé sont fournies.



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TP 8

Études paléoclimatiques

Reconnaissance et tri au microscope des foraminifères © S.Renard/CEA
Reconnaissance et tri au microscope des foraminifères © S.Renard/CEA

Ce TP s’appuie sur les mesures effectuées au Dôme C (Antarctique) lors de la mission EPICA. On y détermine la courbe des températures du site au cours des 800 000 dernières années. Ces mesures sont mises en relation avec l’évolution de la composition en CO2 de l’atmosphère. Un corrigé est fourni.




​​TP 10

L’imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM)

IRM imagerie par résonance magnétique © P.Stroppa/CEA
IRM imagerie par résonance magnétique © P.Stroppa/CEA

Ce TP comporte une partie où le principe de l’imagerie IRM est expliqué. Le principe du calcul d’une transformée de Fourrier est également expliqué. Puis une reconstitution d’image est proposée à partir de données fictives et simplifiées. Le fichier Excel calcule automatiquement les transformées de Fourrier à partir des données. La reconstitution de l’image se fait « à la main ».