Extrait CRSD PHC-3e-Cours [PDF]

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Physique Chimie

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rédigé par des professeurs de l’Éducation Nationale

*Jeu gratuit sans obligation d’achat. Réglement et conditions de participation sur www.cours-legendre.fr

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Rédacteur : Valérie Lambert

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COURS DE REVISION

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Le cours de révision est composé de trois dossiers.

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1. Un bilan-test de début de cours qui permet de repérer les éventuelles difficultés et de mieux orienter ses révisions. Il ne faut pas l’adresser à la correction.

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Ceux sont 2. Le cours. 4 séries de travail avec des leçons et des exercices d’application. Ceux-ci autocorrectifs et servent d’entraînement aux devoirs. Il ne faut pas les adresser à la correction.

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3. Corrigé des exercices. Ce sont les corrigés des exercices du cours.

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COMMENT ETUDIER SON COURS ?

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t Étudiez une série de travail par semaine en faisant tous les exercices d’application et en exactitude. Travaillez régulièrement chaque jour. vérifiant leur exactitude.

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La durée d’étude de ce cours de révision est de quatre à six semaines selon les capacités de l’élève.

Bon travail !

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BILAN TEST Réponses : a b c

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a b c a b c

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Questions : 1) Le noyau de l’atome est composé : a. De protons. b. De neutrons. c. D’électrons. 2) La soude permet d’identifier : a. Les ions chlorure. b. Les ions cuivre II. c. Les ions fer III. 3) Une solution acide contient : a. majoritairement des ions hydrogène H+ et HOb. autant d’ions H+ qu d’ions HO-. c. majoritairement des ions hydroxyde HO-. 4) Une solution de soude : a. contient des ions hydroxyde HO-. b. permet de déterminer la présence de certains ions métalliques en solution. c. est basique. 5) Une tension alternative est une tension : a. dont la valeur varie au cours du temps. b. dont la valeur ne varie pas au cours du temps. 6) La tension nominale du secteur en France est de : a. 110V. b. 230 V. c. 340 V. 7) Une tension alternative se mesure avec : a. un oscilloscope. b. un voltmètre en position AC. c. un voltmètre en position DC. 8) Une tension continue est une tension don dont la valeur: a. varie au cours du temps. b. est constante. c. est toujours nulle. 9) La période d’une tension alternative s’exprime : a. en secondes (s). b. en Hertz (Hz). c. en volts (V). 10) La relation permettant de déterminer la fréquence d’une tens tension périodique est : a. F = 1/T b. F = T/ 2 11) En déplaçant un aimant à proximité d’une bobine, on crée : a. une tension variable b. une tension continue

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a b c

a b a b c a b c a b c a b c

a b a b

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BILAN TEST 12) Un alternateur est : a. un générateur de tension alternative b. composé d’un stator et d’un rotor c. commun à toutes les centrales électrique et permet de produire de l’électricité 13) La tension du secteur en France est : a. alternative. b. sinusoïdale. c. périodique. 14) L’interaction gravitationnelle est : a. une action attractive entre deux corps. b. une action à distance entre deux corps. c. une force. 15) Le poids : a. est une force. b. se mesure en kg. c. est une forme particulière de l’interaction gravitationnelle. 16) Un atome est : a. électriquement neutre. b. composé de protons et d’électrons. c. composé de molécules. 17) La transformation nucléaire qui a lieu au cœur du soleil est une : a. fission. b. fusion.

a b c

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a b c

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a b c

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a b c

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a b

18) L’énergie : a. se mesure en joules. b. se calcule grâce à la relation : E =P×t. c. se calcule grâce à la relation:E =½ mv². 19) La terre exerce sur la Lune une action action, a. répulsive répulsive.. contact. b. de contact. c. à distance. distance. 20) Pour effectuer une mesure, le signal sonore émis par une sona sonar doit être absorbé par l’obstacle : a. vrai b. faux faux.

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a b c a b c

R

a

21) L’action d’une solution d’acide chlorhydrique sur du fer : a. produit un dégagement gazeux de dihydrogène H2 et des ions Fe b. produit des ions hydrogène H+. 22) La puissance électrique : a. se mesure en Watts (W). b. se calcule grâce à la relation P = U×I. c. se mesure en kilowattheures (kWh).

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a b a b c

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Questions Réponses 1 a,b 2 b,c 3 a 4 a,b,c 5 a 6 b 7 a,b 8 b 9 a 10 a 11 a 12 a,b,c 13 a,b,c 14 a,b,c 15 a,c 16 a,b 17 b 18 a,b,c 19 c 20 b 21 a 22 a,b

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Répartition des points : • Plus de 15 points : C’est un bon début. Ne relâchez pas vos efforts. Vous pouvez maintenant commencer l’étude de votre cours. • De 13 à 15 points : Bon travail mais vous pouvez e encore améliorer vos connaissances. • De 10 à 13 points : travail encore moyen. • De 5 à 10 points : revoir vos connaissances. C’est encore trop juste. • De 0 à 5 points : travail insuffisant. Profitez pleinement de ce cours de rattrapage pour revoir vos lacunes.

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SOMMAIRE

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3ème Science Physiques Chimie

1 ère s éri e

Structure de la matière I – Modèle de l’atome II – Transformation nucléaire III – Les molécules et les ions

D euxi ème l eçon

Les différentes tensions électriques et leur mesure I – Tension continue et tension variable II – Mesures de tensions

T roi s i ème l eçon :

La gravitation I – Le système solaire II – La gravitation III – Quelques analogies

2 ème s éri e

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P remi ère l eçon

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P remi ère l eçon

R

D euxi ème l eçon

troi s i ème l eçon

Notion de force I – Action mécanique II – représentation d’une force La tension du secteur et sa représentation graphique I – La tension du secteur II – Sa représentation graphique

Le poids et la masse du corps I – Distinction entre poids et masse II – Caractéristiques du poids

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Présence des ions en solution I – Tests de reconnaissance des ions II – Solution basique, solution acide III – Précautions d’utilisation

D euxi ème l eçon

Produire une tension variable I – Création d’une tension variable II – Création d’une tension alternative

T roi s i ème l eçon

La puissance électrique I – La puissance nominale II – Calcul de puissance III – Le coupe-circuit

Quatri ème l eçon :

L’énergie mécanique I – L’énergie mécanique II – L’énergie cinétique

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P remi ère l eçon

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3 ème s éri e

4 ème s éri e

ct

Réaction entre la solution d’acide chlorhydrique et du fer I – Mise en évidence de la transformation chimique Mise en évidence des produits de réaction II – Mise équation III – Bilan de réaction et équation-bilan

du

P remi ère l eçon

Produire de l’électricité I – L’alternateur de bicyclette II – Production de l’électricité dans les centrales

T roi s i ème l eçon

L’énergie électrique et sa mesure I – Le compteur électrique et le calcul de l’énergie II – Conversions d’énergie

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D euxi ème l eçon

Quatri ème l eçon

Signal et information I – Ondes sonores II – Lumière

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Vérifie tes connaissances !

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*4 pour les cahiers de CM2 Anglais et CM2 Allemand

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1ère SERIE

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1ère SÉRIE

Structure de la matière I – Modèle de l’atome II – Transformations nucléaires III – Les molécules et les ions

D euxi ème l eçon

Les différentes tensions électriques et leur mesure I – Tension continue et tension var variable II – Mesures de tensions

du

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P remi ère l eçon

La gravitation I – Le système solaire II – La gravitation III – Quelques analogies

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T roi s i ème l eçon :

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11 2ème leçon

1ère SERIE

1ère LEÇON

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Structure de la matière

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En étudiant une plaque de fer avec un microscope électronique, qui agrandit environ 10 000 000 de fois, on observe des petits grains de matière atière appelés atomes, tous identiques les uns aux autres.

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te

Les atomes constituent toute la matière. Les différents atomes sont répertoriés dans un tableau appelé la classification périodique ; on y trouve entre autres, le symbole de chaque atome ainsi que sa composition.

io

1. Composition de l’atome

n

I – Modèle de l’atome

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Expérimentalement, E. Rutherford détermine en 1911 que l’atome est composé d’un noyau autour duquel gravitent des électrons qui constituent le nuage électronique dont la trajectoire est aléatoire. L’espace dans lequel gravitent les électrons est appelé nuage électronique. Noyau

Electron

Trajectoire (fictive) de l’électron

2. Composition du noyau Le noyau contient des particules appelées nucléons ; ces nucléons sont les protons et les neutrons. Les protons portent une charge élémentaire positive, alors que les neutrons ont une charge nulle. Une charge électrique élémentaire est la plus petite charge électrique existante. Les élections du nuage électronique portent une charge élémentaire négative, égale en valeur absolue à celle des protons. © Copyright Cours Legendre – tous droits réservés

12 2ème leçon

1ère SERIE

Le noyau contient autant de protons que le nuage électronique contient d’électrons. Ainsi l’atome est électriquement neutre.

3. Isotopes

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Pour un élément donné, plusieurs noyaux de compositions différentes peuvent exister. On appelle ces noyaux des isotopes. Les isotopes sont des noyaux possédant le même nombre de protons mais un nombre de neutrons différent. Ils ont donc le même numéro atomique.

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● isotopes de l’hydrogène : -> Hydrogène : noyau avec 1 proton et 0 neutron -> Deutérium : noyau avec 1 proton et 1 neutron -> Tritium : noyau avec 1 proton et 2 neutrons

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Ex em ples

n

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● isotopes de l’uranium : -> Uranium 235 : noyau avec 92 protons et 143 neutrons -> Uranium 238 : noyau avec 92 protons et 146 neutrons.

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4. Ordre de grandeur de l’atome et de ses constituants

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Le noyau est 100 000 fois plus petit que l’atome dont la taille est environ 0,1 nm. (1 nm= 10-9 m) Le nuage électronique est ainsi composé essentiellement de vide dans lequel se déplacent les électrons, c’est la structure lacunaire de la matière.

II – Transformations nucléa ires

R

Le noyau d’un atome est capable de subir des transformations dites transformations nucléaires. Celles –ci – peuvent avoir lieu de façon spontanée, donnant naissance à des désintégrations radioactives (radioactivité naturelle) et ne nécessitant aucun apport d’énergie. D’autres transformations nucléaires peuvent être provoquées et nécessitent ainsi un apport d’énergie (réactions dans une centrale nucléaire). Il existe deux types de transformations nucléaires provoquées : la réaction de fission et la réaction de fusion. Le nombre total de nucléons demeure inchangé au cours de ces transformations. Dans une réaction de fission, des noyaux lourds d’atomes fissiles sont brisés en noyaux plus petits sous l’impact d’un neutron (uranium 235 dans une centrale nucléaire). Dans une réaction de fusion nucléaire, des noyaux légers s’unissent pour former un noyau plus lourd (fusion de noyaux d’atomes d’hydrogène au cœur des étoiles). Ces transformations des noyaux atomiques s’accompagnent d’un fort dégagement d’énergie.

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13 2ème leçon

1ère SERIE

III - LES MOLÉCULES ET LES IONS a. Les molécules :

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Une molécule est un ensemble d’atomes liés les uns aux autres, comme l’eau par exemple. La molécule d’eau H2O est composée d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène. L’indice indique le nombre d’atomes de l’espèce le présent dans la molécule. Une molécule est électriquement neutre.

rd

b. Les ions :

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te

Les ionss sont des atomes ou molécules ayant gagné ou perdu un ou plusieurs électrons. Ils sont donc électriquement chargés. Les ions positifs sont appelés cations, les ions négatifs sont appelés anions.

2 charges élémentaires

io

positives en excès (2 électrons perdus)

ct

Cu2 +

2 charges

n

Ex em ple : Cu2+ et CO3 2-

du

1 atome de cuivre

2−

CO3

élémentaires négatives en excès (2 électrons gagnés) 3 atomes d’oxygène 1 atome de carbone

ep ro

L’exposant indique le nombre de charges portées par l’ion. Cu2+ est un cation qui porte deux charges élémentaires positives, il a donc perdu deux électrons. CO3 2- est un anion qui porte deux charges élémentaires négatives, il a donc gagné deux électrons.

R

Exercice 1

Un noyau est représenté par son symbole chimique devant lequel est précisé en bas à gauche le numéro atomique Z (nombre de protons) et en haut à gauche le nombre total de nucléons A. Par exemple, le noyau de l’uranium 235 dans lequel on trouve 92 protons a pour symbole U23592. Le neutron quant à lui est symbolisé par n10. Sachant que le deutérium est le tritium peuvent fusionner pour donner un noyau d’hélium 4 (de symbole He et constitué de 2 protons et 2 neutrons) en libérant un neutron :

a) Ecrire les symboles des noyaux intervenant dans cette fusion. © Copyright Cours Legendre – tous droits réservés

14 2ème leçon

1ère SERIE

b) Ecrire avec ces symboles l’équation nucléaire de cette transformation sous la forme : deutérium + tritium -> hélium 4 + neutron

Exercice 2

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Dans la classification périodique, on trouve comme information que le fer contient 26 protons. a) Quel est le symbole du fer ? _____________________________ vous le déterminer ? b) Combien d’électrons contient-il ? Comment pouvez-vous

in

te

Sur un récipient dans le laboratoire de Sciences Physiques, on peut voir le symbole Fe2+. c) Que signifie-t-il ? ____________________________________________________ d) Quelle est la composition de l’ion Fe2+ ? _____________________________________

io

n

Exercice 3

Molécule CH4

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O3

Composition

1 atome de carbone et 2 atomes d’oxygène

du

CO2

ct

Compléter les tableaux suivants :

H2O2

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CO

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15 2ème leçon

1ère SERIE

Atome ion

ou

Nombre de protons

Nombre d’électrons

H+

1

0

Zn2+

30

2-

Cl-

17

3+

26

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te

Fe

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O

n

Exercice 4

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io

a) Sachant qu’on représente un atome par une sphère, rappeler la taille du noyau par rapport à celle de l’atome.

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b) Calculer le diamètre d’un atome atome dont le noyau est une sphère de 1 cm de diamètre.

R

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c) Peut-on on représenter cet atome ? Pourquoi ?

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16 2ème leçon

1ère SERIE

2ème LEÇON LES DIFFÉRENTES TENSIONS ÉLECTRIQUES ET LEUR MESURE I - TENSION CONTINUE ET TENSION VARIABLE

rd

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La tension électrique fournie par une pile ou une batterie est une tension continue, elle ne varie pas au cours du temps. La tension électrique délivrée par le secteur varie au cours du temps, c’est une tension variable.

io

ct

II - MESURES DE TENSION

n

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te

Parmi les tensions variables, il existe : La tension alternative qui prend successivement des valeurs positives et négatives au cours du temps. La tension périodique dont le même motif, appelé motif élémentaire, se reproduit identique à lui-même.

du

Un voltmètre, un oscilloscope et une interface d’acquisition reliée à un écran permettent de mesurer une tension électrique.

a. Tension continue :

R

ep ro

Le voltmètre en position DC donne la valeur de la tension continue. L’oscilloscope ou l’interface d’acquisition reliée à un écran permettent de visualiser la tension tension.

A. Oscilloscope sans balayage

Tension nulle

B. Oscilloscope sans balayage

Tension non nulle

C. Oscilloscope avec balayage

Tension non nulle

A. L’oscilloscope mesure une tension nulle, il n’y a pas de déviation du spot (point lumineux)

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17 2ème leçon

1ère SERIE

B. On branche une pile de 4,5 V aux bornes de l’oscilloscope, la déviation verticale est de 2 carreaux et la sensibilité verticale (nombre de volts que représente une division) est réglée sur 2 V/division. La tension mesurée par l’oscilloscope est donc 2× 2 = 4 V.

ite

C. On branche maintenant un générateur de 6 V aux bornes de l’oscilloscope dont on a sélectionné la fonction balayage (fonction permettant de visualiser l’évolution de la tension au cours du temps). On observe maintenant une droite horizontale, la sensibilité verticale est réglée sur 2V/division. La tension mesurée par l’oscilloscope est 2× 3 = 6 V.

b. Tension variable :

in

te

rd

dire la tension continue qu’il Le voltmètre en position AC mesure la tension efficace, c'est-à-dire faudrait pour obtenir le même effet. L’oscilloscope et l’interface d’acquisition reliée à un écran permettent de visualiser l’évolution de la tension au cours du temps et d’effectuer des mesures de tension et de période.

du

ct

io

T

n

Umax

Tension alternative sinusoïdale (forme de la tension) et périodique

ep ro

Les valeurs de la tension maximale Umax et de la période peuvent être calculées à l’aide des sensibilités verticale et horizontale.

R

Exercice 5

Citer parmi les tensions électriques suivantes, lles tensions qui varient au cours du temps : tension continue, tension alternative, tension sinusoïdale, tension variable, tension périodique.

Exercice 6 Comment différencie-t-on sur un écran une tension continue d’une tension variable ?

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18 2ème leçon

1ère SERIE

Exercice 7

io

n

in

te

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ite

Représenter une tension sinusoïdale variable et périodique.

ct

Exercice 8

du

a) Quelle valeur indique un voltmètre lorsqu’il mesure une tension alternative ?

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b) Expliquer ce que cela signifie.

R

Exercice 9

se Dans le 2 a), quelle serait la tension mesurée aux bornes de l’oscilloscope si la sensibilité verticale était de 10 V/division pour le schéma B ? Et 5 V/division pour le schéma C ? Expliquer votre calcul.

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19 3ème leçon

1ère SERIE

3ème LEÇON

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LA GRAVITATION

I - LE SYSTÈME SOLAIRE

io

n

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te

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st composé d’une étoile, le Soleil, autour de laquelle gravitent les planètes, leurs satellites Il est ainsi qu’un grand nombre d’astéroïdes et de comètes. Les planètes sont au nombre de 8 et classées en 2 groupes : ercure, la Terre, Mars et Vénus - les planètes telluriques, proches du Soleil : Mercure, - les géantes gazeuses : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune (Pluton n’est plus répertoriée comme planète depuis août 2006) circulaire autour du Soleil. Les planètes décrivent toutes une trajectoire quasi-circulaire La Lune est le satellite naturel de la Terre et décrit également une trajectoire quasi quasi-circulaire autour de celle-ci.

ct

II - LA GRAVIT ATION

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du

La gravitation est l’action attractive à distance entre deux corps qui ont une masse. Elle dépend de la distance entre ces deux corps. Dans le système solaire : - le Soleil exerce une action attractive à distance sur chacune des planètes - chaque planète exerce une action attractive à distance sur tout corps à sa proximité (comme la Terre sur la Lune) l mouvements de l’Univers. La gravitation est responsable de tous les

R

Loi de la gravitation universelle : Deux objets A et B, de masses respectives mA et mB, dont les centres sont séparés par une distance d, exercent l’un sur l’autre une force d’attraction gravitationnelle ayant la même intensité F : F = FA/B = FB/A = G ·

mA .mB d2

G est la constant de gravitation universelle : G = 6,67 · 10-11 unités SI mA et mB s’expriment en kilogramme (kg), d en mètre (m) et f en newton (N).

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20 3ème leçon

1ère SERIE

III - QUELQUES ANALOGIES -

Comme l’interaction entre deux aimants augmente lorsque leur distance diminue, la gravitation est d’autant plus grande que les deux corps sont proches.

L’aimant A attire l’aimant B mais réciproquement l’aimant B attire aussi l’aimant A. De même, la gravitation s’exerce réciproquement entre deux corps, on l’appelle aussi interaction gravitationnelle. - Le lancer de marteau : Le lanceur pivote sur lui-même, quasi-circulaire même, entraînant le marteau dans une trajectoire quasiquasi -circulaire circulaire autour de lui. La main du lanceur agit sur le marteau par l’intermédiaire de la chaîne (c’est une action de contact) tandis que le Soleil exerce une action à distance sur chacune des planètes. Le lanceur représente ici le Soleil et le marteau une planète.

te

rd

ite

-

in

Exercice 10

Répondre par vrai ou faux puis corriger la phrase lorsqu’elle est es fausse.

io

n

a) L’action du lanceur sur le marteau par l’intermédiaire de la chaîne est une action de contact.

ct

b) La Lune exerce une action attractive sur la Terre.

ep ro

Exercice 11

du

a) Le système solaire est composé de 9 planètes et d’une étoile, le Soleil.

R

Compléter les phrases suivantes :

a) La gravitation s’exerce entre deux corps qui _____________________________ b) La gravitation est _________________________________________ à distance. c) La gravitation dépend de la distance entre les deux corps : elle _____________ quand la distance entre les deux corps diminue.

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21 3ème leçon

1ère SERIE

Exercice 12 a) Le Soleil exerce-t-il une force sur les satellites artificiels gravitant autour de la Terre ? Expliquer pourquoi.

ite

b) Ces satellites exercent-ils une force sur le Soleil ?

rd

Exercice 13

te

a) En approchant, l’un de l’autre, deux pôles Sud de deux aimants différents. Que se passe-t-il ?

in

b) Peut-on on faire une analogie avec la gravitation ?

n

Exercice 14

du

ct

io

elle une action sur les corps qui sont proches proche d’elle ? Expliquer La Terre exerce-t-elle pourquoi.

ep ro

Exercice 15 a) Calculer la force gravitationnelle exercée par le soleil sur la planète Vénus. b) En déduire la force exercée par Vénus sur le Soleil. masse du soleil mS = 2,0 x 1030 kg masse de Vénus mV = 4,9 x 1024 kg distance Vénus – Soleil d = 108 x 106 km

R

Données :

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22 2ème SERIE

R

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ct

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n

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1ère leçon

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23 1ère leçon

2ème SERIE

ite

2ème SÉRIE

Notion de forces I – Action mécanique II – représentation d’une force

D euxi ème l eçon :

La tension du secteur et sa représentation graphique I – La tension du secteur II – Sa représentation graphique

T roi s i ème l eçon :

Le poids et la masse d’un corps poids et masse I – Distinction entre poids II – Caractéristiques du poids

R

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du

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P remi ère l eçon :

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24 1ère leçon

2ème SERIE

1ère LEÇON Notion de force I – Action méca nique

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1. Exemples

rd

● Un footballeur tape dans un ballon ; cette action mécanique est appelée fforce o r c e . Elle a mis en mouvement le ballon par contact entre le ballon et le pied du joueur.

in

te

● Un joueur de tennis renvoie une balle. Cette force a modifié le mouvement de la balle (direction et vitesse) suite au contact balle/raquette.

n

2. Types d’actions

ct

io

Certaines forces s’exercent par contact : les forces musculaires, la force élastique d’un ressort par exemple. attractions ou répulsions D’autres peuvent s’exercer à distance, comme le poids, les attraction électriques ou magnétiques, la force gravitationnelle.

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du

Ainsi une force est une action capable de mettre en mouvement un objet, ou de modifier son mouvement. Une force peut aussi déformer un objet. Certaines forces agissent par contact, d’autres à distance.

3. Mesure d’une force

R

On mesure la valeur d’une force avec un dynamom ètre. Cet appareil comporte un ressort. On applique la force à mesurer à une extrémité du ressort : celui-ci se déforme. La valeur de la force est indiquée sur une graduation portée par l’appareil. gr La valeur de la force s’exprime en newton (N).

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25 1ère leçon

2ème SERIE

n

in

te

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Schéma d’un dynamomètre à ressort de traction

io

II – Représentation d’une force

du

ct

On représente graphiquement une force par un segment fléché appelé vecteur ainsi que par son point d’application. Le vecteur est désigné par une lettre, par exemple F, surmontée d’une flèche 𝐹𝐹⃗ .

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1.Point Point d’application

On prend pour origine du vecteur le point d’application A de la force.

R

2. Direction

Une force agit dans une direction, celle du mouvement qu’elle tendrait à produire si elle agissait seule.

3. Sens Pour une même direction, il peut y avoir deux sens : la flèche précise le sens du mouvement que provoquerait la force.

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26 1ère leçon

2ème SERIE

4. Intensité La longueur du vecteur est proportionnelle à l’intensité de la force.

in

te

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Exemple de modélisation d’une force exercée sur un chariot.

n

5. Conditio nditio n d’équilibre d’un objet soumis à deux forces

R

ep ro

du

ct

io

���⃗ �⃗2. On constate que la plaque demeure Considérons une plaque soumise à deux forces 𝐹𝐹⃗ 1et ����� 𝐹𝐹����⃗ immobile : on dit qu’elle est en équilibre statique. Cette condition est réalisée si ces deux forces : . ont même direction, . sont de sens opposé, . sont d’intensité égale.

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27 1ère leçon

2ème SERIE

Exercice 16 Pour soulever une valise, la main exerce une force verticale 𝐹𝐹⃗ de valeur égale à 120 N. Schématiser la valise et modéliser la force 𝐹𝐹⃗ s’exerçant sur la poignée. Préciser l’échelle utilisée.

ite

Exercice 17

rd

a) Une force de valeur 30N est modélisée par un vecteur de longueur 6 cm. Quelle est, avec la même échelle, la longueur du vecteur représentant une force de 20 N? b) Une force de valeur 10 N est modélisée par un vecteur 𝐹𝐹⃗ 1 de longueur 5 cm.

n

in

te

Quelle est la valeur de la force modélisée avec la même échelle, par un vecteur 𝐹𝐹⃗ 2 de longueur égale à 15 cm.

io

Exercice 18

B

du

ct

A

R

ep ro

Soient 2 boules de même masse entrant en contact. Représenter le vecteur force qu’exerce la boule A sur la boule B en précisant son origine, sa direction, son sens et sa longueur. L’intensité de l’action qu’exerce A sur B est 2 N. L’intensité On prendra comme échelle 1 cm pour 2N dans chaque cas.

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28 2ème leçon

2ème SERIE

2ème LEÇON LA TENSION DU SECTEUR ET SA REPRÉSENTATION GRAPHIQUE

ite

I - LA TENSION DU SECTEUR

rd

La tension électrique mesurée aux bornes d’une prise électrique (ou tension du secteur) est une tension alternative sinusoïdale périodique.

in

te

Son motif élémentaire est :

io

n

Um

du

ct

T

t

ep ro

- La période est la durée du motif élémentaire, elle se note T et s’exprime en seconde, unité du système international. ode du secteur en France est 20 ms (millisecondes) ou 0,02 s. La période

R

- La fréquence se calcule par la relation suivante : F = 1/T

F = 1/0,02 = 50 Hz La fréquence se note F, son unité SI (système international) est le Hertz de symbole Hz. La fréquence du secteur en France est 50 Hz. - La valeur maximale de la tension notée Um ou Umax est 320 V.

- La valeur de la tension efficace se calcule par la relation suivante : Ueff = Umax/ 2 © Copyright Cours Legendre – tous droits réservés

29 2ème leçon

Ueff = 320/

2ème SERIE

2 = 226 V c’est la valeur qu’indique le voltmètre en position AC.

II - REPRÉSENTATION GRAPHIQUE

0

Tension (v)

0

0,00 5 320

0,01 0

0,01 5 -320

0,02 0

0,02 5 320

0,03 0

0,03 5 -320

0,04 0

0,04 5 320

0,05

rd

Temps (s)

ite

En branchant un oscilloscope sur une prise de courant, on obtient les valeurs de tensions au cours du temps consignées dans le tableau ci-dessous :

0

t(ms)

R

ep ro

du

ct

io

n

in

te

On trace les axes sur du papier millimétré: l’axe vertical représente la tension et l’axe horizontal le temps. Il faut veiller à prendre des échelles adaptées : ici, 1 cm représente 100 V pour l’axe vertical et 1 cm représente 5 ms pour l’axe horizontal. Ensuite, on place les points correspondants puis on les relie les uns aux autres. On peut aussi se servir d’un tableur grapheur pour construire cette courbe.

Pour effectuer la lecture des valeurs de tension maximale et de période ; il faut se servir des sensibilités horizontale et verticale si on observe sur l’écran de l’oscilloscope ou bien utiliser les échelles sur une représentation graphique. Ici, la tension maximale représente environ 3,2 divisions et chaque division équivaut à 100 V. Umax = 3,2 × 100 = 320 V La période représente 4 divisions et chaque division équivaut à 5 ms. T = 4 × 5 = 20 ms =0,02 s

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30 2ème leçon

2ème SERIE

Exercice 19 a) Citer la relation mathématique permettant de calculer la fréquence en précisant les unités. b) Quelle est la valeur de la période dont la fréquence est 2 Hz ?

ite

Exercice 20

rd

a) Citer la relation mathématique permettant de calculer la tension efficace.

in

te

b) Quelle est la valeur maximale de la tension lorsque sa valeur efficace est 110 V?

Exercice 21

Exercice 22

120 8,6

130 8,4

140 5,2

60 -5

70 80 90 -8,8 -8,6 -5,2

150 0

160 170 180 190 200 -4,8 -8,6 -8,8 -5,6 0

du

100 110 0 5

50 0

io

20 30 40 8,6 8,4 4,2

ct

Temps (s) 0 10 Tension (v) 0 5

n

Tracer la courbe correspondant aux valeurs du tableau ci-dessous. ci

R

ep ro

a) Comment évolue l’allure de la courbe donnée dans le cours au II. Si on modifie la sensibilité verticale à 50 V/ division ? b) Si l’allure de la courbe est modifiée, est est-ce que cela modifie les caractéristiques de la tension ?

Exercice 23 a) Citer les caractéristiques de la tension du secteur. b) Que signifient les valeurs 230 V et 50 Hz que l’on peut lire sur les appareils électriques ?

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31 3ème leçon

2ème SERIE

3ème LEÇON LE POIDS ET LA MASSE D’UN CORPS

ite

I - DISTINCTION ENTRE POIDS ET MASSE

te

rd

Vous savez déjà que la masse d’un corps se mesure avec une balance et que son unité SI est le kilogramme dont le symbole est kg. La masse d’un corps représente une quantité de matière, c’est-à-dire dire la quantité quantité d’atomes ou de molécules contenue dans ce corps. La masse ne varie pas en fonction du lieu.

n

in

Le poids d’un corps est l’action à distance qu’exerce la Terre sur ce corps. Il se mesure avec un dynamomètre et son unité SI est le Newton dont le symbole est es N.

io

II - CARACTÉRISTIQUES DU POIDS

du

ct

Le poids du corps s’exerce suivant la verticale du lieu où se trouve le corps et est dirigé vers le bas. C’est ce qui permet d’expliquer qu’un corps qui tombe, tombe verticalement et vers le sol.

ep ro

Relation entre poids et masse : On suspend différentes masses marquées à un dynamomètre puis on lit la valeur du poids correspondant. ci Les valeurs obtenues sont dans le tableau ci-dessous :

R

Masse (kg) Poids (N)

0,05 0,5

0,1 1

0,2 2

0,25 2,5

0,3 3

P(N)

5 2 0

0,2

0,5

m (kg)

On trace ensuite la courbe représentant le poids en fonction de la masse. © Copyright Cours Legendre – tous droits réservés

0,5 5

32 3ème leçon

2ème SERIE

C’est une droite qui passe par l’origine, on peut donc en déduire que le poids et la masse sont proportionnels. Calculons ce rapport de proportionnalité : P/m = 2/0,2 = 10 N/kg =g On calcule le poids par la relation : P = m× g

rd

ite

Le poids P exprimé en N, la masse en kg et g en N/kg. g est l’intensité du champ de pesanteur sur Terre, elle varie (peu) suivant l’altitude et la latitude du lieu. Le e poids s’exprimant en fonction de la masse et de l’intensité de la pesanteur varie donc en fonction du lieu.

te

Exercice 24

in

Répondre par vrai ou faux puis corriger la phrase lorsqu’elle est fausse.

n

a) Le poids d’un corps est la quantité de matière contenue dans ce corps.

io

b) La masse et le poids d’un corps sont proportionnels.

Exercice 25

du

ct

c) Le poids d’un corps est une interaction à distance entre ce corps et la Terre.

R

ep ro

Compléter les phrases suivantes : a) L’unité SI du poids est _________________ ____________________ dont le symbole est ___________. b) La relation entre le poids et la masse est : _________________________________ c) Le poids d’un corps s’exerce selon la direction _______________ du lieu où se trouve le corps et son sens est ________________________. ________________________

Exercice 26 Sur la Lune, l’intensité de la pesanteur vaut 1,6 N/kg. On emporte sur la Lune, un livre de masse 300g. a) Quelle est la masse du livre sur la Lune ? b) Calculer son poids.

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33 3ème leçon

2ème SERIE

Exercice 27 Sur une boîte de conserve, on peut lire poids net : 230 g. a) Qu’est-ce que le poids ? Quelle est son unité SI ?

Exercice 28

te

Un élève dispose d’un dynamomètre et de sa trousse.

rd

ite

b) Cette inscription est-elle correcte ? Expliquer pourquoi.

in

dynamomètre ? a) Quelle grandeur peut-ilil mesurer avec son dynamomètre

io

b) Quelle est son unité SI ?

n

Il trouve la valeur 3.

ct

c) Sachant qu’il est sur Terre, que vaut l’intensité de la pesanteur ?

du

d) Quelle nouvelle grandeur peutpeut-il peut -ilil calculer avec les deux précédentes ?

R

ep ro

e) Calculer la valeur de cette grandeur et préciser son unité.

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34 1ère leçon

3ème SERIE

rd

ite

3ème SÉRIE

Présence des ions en solution I – Tests de reconnaissance des ions II – Solution basique, solution acide III – Précautions d’utilisation

D euxi ème l eçon

Produire une tension variable I – Création d’une tension variable II – Création d’une tension alternative

T roi s i ème l eçon

La puissance électrique I – La puissance nominale II – Calcul de puissance III – Le coupe coupe-circuit

ep ro

du

ct

io

n

in

te

P remi ère l eçon

L’énergie mécanique I – L’énergie mécanique II – L’énergie cinétique

R

Quatri ème l eçon

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