Physique · 11 / 12

Radioactivité : la moitié à chaque demi-vie

Terminale · Exemple résolu et 4 exercices corrigés, à ton rythme.

Le principe, simplement

Une désintégration individuelle est aléatoire. Pour une grande population de noyaux identiques, le modèle exponentiel donne le nombre moyen restant. Après chaque demi-vie, il reste la moitié de la population précédente, pas la moitié de la population initiale. L’activité compte les désintégrations par seconde et se mesure en becquerels.

n=1000*(1/2)^(t/5)
L’IMAGE À RETENIRRadioactivité : la moitié à chaque demi-vie
  1. 01Population initiale
  2. 02Temps / demi-vie
  3. 03Facteur 1/2 répété
  4. 04Nombre moyen restant

EXEMPLE RÉSOLU

Du cours au raisonnement

Avec 1 000 noyaux en moyenne et une demi-vie de 5 unités de temps, le modèle donne 500 à t = 5, puis 250 à t = 10, puis 125 à t = 15. Dans le studio, trace 1000 × (1/2)^(x/5) ; x représente le temps.

Résoudre un problème dans cette matière

  1. Dessiner le système

    Délimite l’objet étudié, le référentiel et l’axe positif. Sur un bilan de forces, dessine les interactions extérieures ; une flèche est une force appliquée au système.

  2. Trier les grandeurs

    Sépare données et inconnues, puis convertis les unités avant substitution. Écris 36 km/h = 10 m/s ; ne remplace pas 36 directement dans une formule en unités SI.

  3. Écrire le modèle

    Choisis une loi qui correspond aux hypothèses : accélération constante, lentille mince, résistance ohmique… Isole symboliquement l’inconnue avant d’arrondir.

  4. Interpréter

    Vérifie les dimensions et le signe. Une vitesse négative indique un sens sur l’axe choisi. Discute l’ordre de grandeur et ce que le modèle ignore.

À TOI DE JOUER

01 · Une tentative avant la correction

Quelle fraction reste après quatre demi-vies ?

Un indice

Multiplie quatre fois par 1/2.

Voir et comprendre la correction

(1/2)⁴ = 1/16 = 6,25 %. Cela ne donne pas la date de désintégration d’un noyau particulier.

Compare la méthode, les conditions et le résultat ; indique précisément ce que tu dois reprendre.

PROGRESSER PAR LA PRATIQUE

Trois défis supplémentaires, avec correction

Commence par le premier défi. Écris ta démarche avant d’ouvrir un indice ; utilise la correction pour retrouver la première étape qui bloque.

Faire le bilan après les exercices
02 · Repérer et comprendreLien vers cet exercice

Il reste 800 noyaux initialement, puis deux demi-vies passent. Combien reste-t-il en moyenne ?

Un indice pour démarrer

Chaque demi-vie divise par deux.

Correction étape par étape
  1. Après une demi-vie : 400.
  2. Après deux : 200.
  3. C’est une valeur moyenne de modèle, les désintégrations individuelles sont aléatoires.

Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.

03 · Appliquer la méthodeLien vers cet exercice

N(t) = N₀e^(−λt). Quelle relation lie λ à la demi-vie T ?

Un indice pour démarrer

Pose N(T)/N₀ = 1/2.

Correction étape par étape
  1. e^(−λT) = 1/2.
  2. −λT = −ln(2).
  3. T = ln(2)/λ ; λ s’exprime en inverse d’une durée.

Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.

04 · Aller plus loinLien vers cet exercice

Un échantillon a une demi-vie de 4 h. Combien de temps faut-il pour atteindre 1/8 de la quantité initiale ?

Un indice pour démarrer

Exprime 1/8 comme une puissance de 1/2.

Correction étape par étape
  1. 1/8 = (1/2)³.
  2. Il faut trois demi-vies.
  3. Durée : 3 × 4 = 12 h.

Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.

L’erreur à éviter

Une demi-vie n’est pas la durée au bout de laquelle tous les noyaux ont disparu.

Sans tes notes, peux-tu…

  • Expliquer le principe avec tes mots ?
  • Reconstruire le schéma et ses liens ?
  • Résoudre l’exercice et justifier la méthode ?

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