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Niveau seconde
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La datation par carbone 14 (partie 2)

Posté par
Gryfo
22-10-11 à 16:56

Bonjour tout le monde
Voici la deuxième partie de mon DM dont voici la première partie : La datation par carbone 14 (partie 1) (je vous conseil de lire au moins l'énoncé, sinon ça sera incompréhensible...)

C'est pas simple, donc si vous pouviez me corriger, je vous en serait très reconnaissant
ÉNONCÉ
1) Compléter la courbe de désintégration radioactive ci-dessous :
Voici l'image, désolé je ne peux pas l'afficher ici, c'est trop gros : La datation par carbone 14 (partie 2)

Et voici un tableau que je dois compléter en plus de la courbe :

Âge x0P2P3P4P5P6P7P8P
Pourcentage de \dfrac{C^{14}}{C}100


2) S'agit-il de la courbe d'une fonction croissante ? Décroissante ?

3) Estimer le carbone 14 correspondant à un âge de 20000 ans.

4) Estimer l'âge correspondant à 8% de carbone 14.

5) Il s'agit maintenant de tracer à la calculatrice la courbe ci-dessus.

On note F la fonction correspondant à la courbe, ainsi :

Etape 0 : F(0)=...

Etape 1 : F(P)=\dfrac{F(0)}{...}=...

Etape 2 : F(2P)=\dfrac{F(P)}{...}=\dfrac{F(0)}{...}=...

Etape 3 : F(3P)=\dfrac{F(2P)}{...}=\dfrac{F(P)}{...}=...

Etape n : F(nP)=\dfrac{F(0)}{...} (n entier naturel)

A) De façon générale exprimer F(nP) à l'aide de F(0) et de n (n entier naturel).
B) De façon générale, peut-on trouver une formule de F(x) en fonction de x ?
C) Tracer la courbe correspondante à la calculatrice.


RÉPONSES
1) Voici la courbe complétée : La datation par carbone 14 (partie 2)... Plus ou moins précisément

Voici le tableau :
Âge x0P2P3P4P5P6P7P8P
Pourcentage de \dfrac{C^{14}}{C}100502512,56,253,1251,56250,781250,390625


2) Décroissante bien sûr, puisque le pourcentage se diviser par deux en fonction de la période

3) C'est là qu'il faut avoir suivi la première partie du DM

Donc il suffit de faire le calcul inverse :

t=20000=5730P (t étant le temps et P le nombre de période (1 période = 5730 années).

P=\dfrac{20000}{5730}=\dfrac{2000}{573}

Mais comment trouver le pourcentage maintenant qu'on connait la période ? On ne peut pas deviner avant d'avoir fait la question 5, donc je propose de passer et on reviendra dessus après avoir fini le 5

4) Même chose, on doit faire l'exercice 5) avant de pouvoir répondre. D'ailleurs le voici sans plus tarder :

5)
Etape 0 : F(0)=100

Etape 1 : F(P)=\dfrac{F(0)}{2^1}=50

Etape 2 : F(2P)=\dfrac{F(P)}{2^1}=\dfrac{F(0)}{2^2}=25

Etape 3 : F(3P)=\dfrac{F(2P)}{2^1}=\dfrac{F(P)}{2^2}=12,5

Etape n : F(nP)=\dfrac{F(0)}{2^n} (n entier naturel)

A) Déjà fait : c'est F(nP)=\dfrac{F(0)}{2^n}.

B) Oui : F(x)=\dfrac{100}{2^x} (puisqu'on a vu que F(0) = 100).

C) Bon, c'est facile, je passe.

3) (bis)
OK. Maintenant qu'on a fini l'exo 5, on va pouvoir reprendre l'exo 3 là où on l'a laissé : on a trouvé la période correspond à 20000 ans : \dfrac{2000}{573}. Pour l'exprimer en pourcentage, maintenant qu'on a la formule, c'est très facile : \dfrac{100}{2^{(\dfrac{2000}{573})}}\approx9\%.

4) (bis)
Et pour l'exo 4, c'est l'inverse, on part du pourcentage, et on essaye de trouver la période : \dfrac{100}{2^P}=8. Avec un produit en croix, ça fait : 2^P=\dfrac{100}{8}=12,5. Il faut donc trouver P tel que 2^P=12,5. Comme pour la première partie, il y a deux solutions : soit on procède par tâtonnement à la calculatrice, soit on utilise les ln. C'est cette dernière méthode que je vais utiliser, puisqu'elle est bien plus rapide : P=\dfrac{\ln(12,5)}{\ln(2)}. Et voilà, maintenant qu'on a la période, il faut trouver le temps t : t=5730\times\dfrac{\ln(12,5)}{\ln(2)}\approx20879. Ça veut dire que 8% de carbone 14 correspond à 20879 ans !

Posté par
Gryfo
re : La datation par carbone 14 (partie 2) 23-10-11 à 10:45

N'y aurait-il pas une âme généreuse pour m'aider ?

Posté par
Gryfo
re : La datation par carbone 14 (partie 2) 23-10-11 à 21:04

Je remonte, mais je vous comprend qu'un pavé comme ça ça peut être décourageant

Posté par
ovn
re : La datation par carbone 14 (partie 2) 23-10-11 à 22:49

Bonsoir,

Attention au vocabulaire : la période P est une constante (elle vaut ici 5730 ans).
Ce que tu appelles "période" question 3) et 4) est plutôt le nombre de périodes qui se sont écoulées.
Pour la B), du 5), je ne suis pas d'accord : soit F(x) est fonction d'années (ce qui est suggéré, puisqu'on parle de F(2P) et F(3P) : 2P et 3P sont des années), soit F(x) est fonction de périodes. Mais pas les deux à la fois. Effectivement, ton expression F(x) = 100/2x attend pour x un nombre de périodes, et non un nombre d'années comme il a été fait avant.
Donc : si on pose x = nP, alors n = x/P, d'où la "bonne" expression de F(x) : F(x) = 100/2x/P

Pour les questions 3) et 4), puisque l'énoncé demande d'estimer, je suppose qu'il est suggéré de procéder par approximation graphique.



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