Problème — La datation au carbone 14
Application directe du cours · niveau 3 (difficile) · mathématiques complémentaires (terminale), chapitre 3 — La fonction logarithme népérien
Énoncé
Problème — La datation au carbone 14.
Tout organisme vivant échange du carbone avec son milieu et contient donc une proportion constante de carbone , isotope radioactif. À sa mort, l'échange cesse et le carbone se désintègre sans être renouvelé : la fraction qu'il en reste après années vaut
- Calculer la demi-vie du carbone .
- Exprimer en fonction de , en précisant le domaine.
- Des charbons de la grotte de Lascaux contiennent du carbone initial. Quel âge leur donner ?
- Des grains d'orge carbonisés d'un site néolithique en contiennent . Même question.
- Le laboratoire annonce une incertitude relative de sur . Estimer l'incertitude qui en résulte sur l'âge. Dépend-elle de l'âge mesuré ?
- Les instruments ne détectent le carbone que jusqu'à . Quelle est la limite d'âge de la méthode ?
Corrigé
- Résolution : équivaut à , donc
On retient ans.
- Domaine d'étude : est une fraction issue d'une mesure, donc — et c'est exactement ce qu'exige . Résolution : équivaut à , d'où
Comme , et : rassurant.
- : environ ans.
- : environ ans.
- Résolution : si la mesure vaut au lieu de , l'âge calculé devient
grâce à . L'écart vaut ans, et il ne dépend pas de , donc pas de l'âge. Une erreur relative sur la mesure se transforme en une erreur absolue constante sur la date : c'est une propriété du logarithme, et c'est ce qui rend la méthode également fiable à ans et à ans.
- ans.
Au-delà d'environ ans, il ne reste plus assez de carbone pour mesurer quoi que ce soit : c'est pourquoi cette méthode ne date ni les dinosaures, ni les roches — d'autres couples d'isotopes, à demi-vie bien plus longue, prennent le relais, avec exactement la même formule.
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.