Astronomie Facile Copyright © 1998 A Gauthier

Les formules pratiques

Notions de base
livre

Notation scientifique.

Sinus Cosinus et les autres.

Comprendre les formules

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Autres notions
livre2

Années bissextiles

Le jour julien

L'âge de la lune

Cycle de Meton

L'heure sidérale

Diamètre de la Lunenouveau

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Notation scientifique


En astronomie, il arrive très souvent que les nombres possèdent une valeur énorme. Par exemple, la distance entre la Terre et la Lune est d'environ 380000000 mètres. Il devient alors malaisé de manipuler ces nombres en faisant suivre tous ces paquets de zéros; on utilise alors plutôt la notation scientifique. Cette manière de faire rend plus compactes et lisibles les équations. Voilà comment on s'y prend.

On prend 380000000 et on recule le point vers la gauche jusqu'à ce que nos zéros soient éliminés et qu'il ne reste plus que des chiffres significatifs. Ici il faudrait reculer de 8 positions pour en arriver à avoir le chiffre 3.8 (on l'appelle mantisse). Autre constatation : chaque fois que l'on recule d'une position, c'est comme si on divisait le nombre par 10 (base 10). Il faut alors indiquer quelque part de combien de positions on a reculé (ici 8), c'est l'exposant : on écrit E. Notre nombre du début peut alors s'écrire 3.8*108. Beaucoup plus compact, mais on peut encore faire mieux. La plupart du temps, on reste toujours dans la base de 10; il devient alors inutile de la mentionner, ce qui ramène notre expression à s'écrire 3.8E8, et voilà. Avec un nombre négatif, on opère de la même manière, mais le point est déplacé vers la droite et le signe négatif est ajouté à l'expression finale.

Exemple sur calculatrice
ee calculer le nombre de jours nécessaires pour atteindre la lune si vous roulez à 100KM heure.
Sur une calculatrice la touche pour les exposant est celle marquée EE
Distance de la lune en mètres=3.8E8
Il y a mille mètres dans un KM.(souvenez-vous 1000=10E2)
Soit 3.8E8/10E2 = 3.8E4 KM jusqu'à la lune.
3.8E4/100KM heures=3.8E2 heures de voyage.
3.8E2/24 heures par jour=1.5833333E1jours soit 15.833333jours.

Rappel

Mille = dix groupes de cent objets, soit dix centaines ou encore c'est la troisième puissance de 10.
10*10*10 = 1000 = 10E3 = 103.

Millième = troisième puissance négative de 10 soit 0.001 ou encore 10E-3 = 10-3.

Million = mille groupe de mille objets, soit la sixième puissance de 10.
10*10*10*10*10*10 = 1 000 000 = 10E6 = 106

Milliard = mille groupes d'un million d'objets soit mille millions ou encore c'est la neuvième puissance de 10.
10*10*10*10*10*10*10*10*10 = 1 000 000 000 = 10E9 = 109.
Attention on voit souvent le terme "billion" au Canada et au USA, il veut simplement dire milliard.

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Sinus cosinus et les autres


Trigo
Que peut-on faire avec la trigonométrie : sinus, cosinus et compagnie? Si on se fie à la définition du dictionnaire, il y a de quoi rebuter n'importe qui. Par exemple, on lit : "sinus : rapport au rayon d'une perpendiculaire abaissée d'une des extrémités d'un arc". Je vous fais grâce des autres définitions.
Pour ma part, je considère davantage les sinus, cosinus, tangente et autres bébites du même genre comme de petites formules magiques avec lesquelles ma calculatrice est très à l'aise.

Tout le monde sait qu'une bonne formule magique n'est efficace que si on sait parfaitement l'employer et si on sait dans quelle circonstance elle est la plus efficace. Quand vous demandez à votre calculatrice le sinus de 30 degrés, elle affiche 0.5. Mais où a-t-elle bien pu pêcher ça ? Elle considère que vous travaillez sur un cercle de rayon égal à 1. Le chiffre affiché est la hauteur de la ligne rouge (voir dessin) comparée à 1. Même chose avec le cosinus, la tangente et la cotangente. Elle affiche les différentes mesures toujours comparées au chiffre 1. Comment peut-on tirer profit de ça ?
Imaginez que la ligne bleue est une tour de votre voisinage. Vous connaissez sa hauteur, qui est de 200 mètres. Vous êtes à une distance inconnue de la tour et vous voyez son sommet sous un angle de 30 degrés. Pour calculer la distance jusqu'à la tour, il faut utiliser cette petite formule :
Distance = 200 mètres / tangente 30 degrés.
la calculatrice affiche pour tg.30 la valeur de 0.577, on a donc : 200/0.577 = 346.4 mètres de distance jusqu'à la tour.

Revenez au dessin. Vous savez que lorsque la calculatrice affiche 0.577 pour l'angle de 30 degrés, ça veut dire que la ligne bleue est égale à 0.577 du rayon du cercle, qui a pour longueur 1. Dans le problème précédent, on connaissait la hauteur de la tour, soit 200 mètres. Et on sait que 200 mètres valent 0.577 de la distance inconnue.
Soit 200 = 0.577 * Distance.
Si on isole "Distance" on a alors "Distance" = 200/0.577


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Comprendre les formules


En astronomie, il arrive assez souvent que l'on ait à se servir de formules mathématiques. Ça semble souvent tellement compliqué qu'on hésite à vouloir aller plus loin, et on se dit - à tort- que ce n'est pas pour nous. Le problème avec les formules c'est qu'elles ressemblent à ces petits téléphones au boîtier transparent où l'on voit d'un seul coup, tout le mécanisme qui se trouve à l'intérieur. Ça donne le frisson juste à regarder! Si les premiers téléphones étaient arrivés sur le marché avec cette allure, il y a fort à parier que personne n'aurait voulu les utiliser.

Voici une formule qui sert à trouver le pourcentage d'une journée écoulée. Supposons qu'il soit midi, la formule donnera comme réponse 0.5 pour signifier qu'il y a une demie journée d'écoulée.

Un peu trop facile. Essayons plutôt avec 10 heures 45 minutes 15 secondes.

DECIMAL = (HH +(((SS/60)+MM)/60))/24

C'est pas beau à voir! Ça ressemble à notre téléphone transparent.
Si on connaît la signification des lettres ça devient un peu moins compliqué.

DECIMAL = (Heure +(((Seconde/60)+Minute)/60))/24

Les parenthèses servent à séparer en petits paquets les calculs que l'on doit faire en premier.
On va mettre en boîte les petits paquets, ce qui va rendre la formule moins transparente et moins épeurante.
Le premier petit paquet, qu'on peut appeler A, contient (Seconde/60) ; si on résout, on a : A=0.25
Le deuxième petit paquet, qu'on peut appeler B, contient (A+Minute)/60 ; si on résout, on a : B=0.75
Le troisième petit paquet, qu'on peut appeler C, contient (heure+B) ; si on résout, on a : C=10.75
Enfin la réponse DECIMAL=C/24 ; si on résout, on a : DECIMAL=0.44 jour écoulé.
En fin de compte, ce n'était pas si compliqué.

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