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FICH

ES D

OC

CHIMIEPHYSIQUEPar les auteurs de

microméga

PHYSIQUENouveautés

du programme 2020

dans le cahier.

En complément de tout manuel,

des fi ches à,En complément de tout manuel,

compléter

dans le cahier.découper coller

En complément de tout manuel,

CHIMIEPar les auteurs de

microméga

Bilans et méthodes illustrés

4e

et

• accédez aux ressources gratuites supplémentaires• testez le cahier numérique enseignant et profi tez de l’offre gratuite

Flashez-moi et…

CHIMIEPHYSIQUEPHYSIQUE4e

ÉDITION RÉSERVÉE À L’ENSEIGNANTCette édition comporte des propositions de réponses ainsi que des annotations, en rose, qui ne fi gurent pas dans la version de l’élève.

Sous la direction de Christophe DAUJEAN

Collège Antoine Guichard, Veauche (42)

Fabien ALIBERTCollège Honoré d’Urfé, Saint-Étienne (42)

Fabrice MASSACollège François Truffaut, Rive-de-Gier (42)

Kader MÉDJAHDICollège Honoré d’Urfé, Saint-Étienne (42)

Béatrice SOUCILLE-DALLECollège Gambetta, Saint-Étienne (42)

Conforme au programme(BO du 30 juillet 2020)

FICHESDOC

Organisation et transformations de la matière

1 Prendre un bon départ2 La masse volumique3 Masse volumique et niveau des océans Tâche complexe

4 Plastiques et masse volumique Tâche complexe Vidéos

5 Description microscopique de la matière Animation

6 La composition simplifi ée de l’air7 La pollution de l’air8 L’effet de serre Vidéo

9 L’empreinte carbone Tâche complexe Vidéos

10 Mélange et transformations de la matière11 Masse, mélange et transformations de la matière12 Le modèle moléculaire Tableau périodique

13 Les équations de réaction

Mouvement et interactions

14 Prendre un bon départ15 Modéliser la vitesse16 Calculer et représenter la vitesse17 Diagrammes objet-interaction18 Mesurer et représenter une force

L’énergie, ses transferts et ses conversions

19 Prendre un bon départ Vidéo

20 Mesurer la tension électrique21 Mesurer l’intensité du courant22 Loi des tensions Vidéo

23 Lois des intensités Vidéos

24 La résistance électrique25 La loi d’Ohm Vidéo

Des signaux pour observer et communiquer

26 Prendre un bon départ27 Les signaux lumineux pour mesurer des distances Tâche complexe

28 La vitesse du son dans l’air Vidéo

29 Les signaux sonores pour mesurer des distances Tâche complexe

Cartes mentales

30 Organisation et transformations de la matière31 Mouvement et interactions32 L’énergie, ses transferts et ses conversions33 Des signaux pour observer et communiquer

Sommaire

© Hatier, Paris, 2021. Isbn : 978-2-401-07966-3 978-2-401-07967-0

© Éd

ition

s Ha

tier 2

021

Organisation et transformations de la matière

L’huile et le vinaigre

forment un mélange

hétérogène .

L’eau et le sirop

de menthe forment

un mélange

homogène .

1 2 3

Tareeffectuéeg?

La masse de 1 L

d’eau est 1 kg .

ÉTAT SOLIDE ÉTAT LIQUIDE ÉTAT GAZEUX

Solidification Liquéfaction

VaporisationFusion

Les changements d’état

Les mélanges

La masse de 1 L d’eau

Les états de la matière

La bonne position pour mesurer un volume

• Un solide a une forme propre

et n’est pas compressible .

• Un liquide peut couler :

il n’a pas de forme propre .

Il n’est pas compressible .

• Un gaz occupe tout l’espace disponible .

Il est compressible .

État

liquide

État

solide

État

gazeux

Prendre un bon départ ! Prendre un bon départ !1

1000 g

Organisation et transformations de la matière© Éd

ition

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tier 2

021

Calcul de la masse volumique d’un liquide

› La masse volumique permet d’ identifier un corps.

Je mémorise

2 La masse volumique

Volume

MasseMasse volumique (rho)

Huile

Eau

ρliquide = 64,0 g

80 cm3

ρliquide = 0,8 g/cm3

ρ = m

V

ρ

1 =

m

V

Identifi cation du liquide

Liquide Eau Alcool Éther

Masse volumique ρ (en g/cm3) 1 0,80 0,71

Le liquide est l’alcool .Mesures du volume et de la masse

du liquide (tare effectuée).

Même une grande quantité d’huile surnage sur un peu d’eau.

Pourquoi ?

Lorsque deux liquides ne sont pas miscibles, pour savoir lequel surnage

sur l’autre, il faut comparer leur masse volumique.

L’huile et l ’eau ne sont pas miscibles et ρhuile < ρeau donc l’huile surnage

toujours sur l’eau.

m = ρ × V

1 donc m = ρ × V

V = m × 1

ρ donc V =

m

ρ

On peut exprimer le volume V et la masse m en utilisant l’égalité des produits en croix :

Vliquide = 80 mL

= 80 cm3

mliquide = 64,0 g

ρhuile ≈ 0,9 g/cm3

ρeau = 1 g/cm3

Exercer son esprit critique


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021

3 Masse volumique et niveau des océans

La fonte des glaciers entraîne l’élévation du niveau des océans. Mais est-ce le seul facteur ?

› Le réchauffement climatique est responsable de l’élévation du niveau des mers et des océans

notamment en raison de la dilatation de l’eau salée

(augmentation du volume de l’eau salée avec la température) .

Je mémorise

J’analyse le graphique

Lorsque la température de l’eau salée

augmente, sa masse volumique diminue.

Je raisonne

ρ = m

V donc V =

m

ρ. D’après cette formule, pour une masse m d’eau salée fixe, le volume V

augmente lorsque la masse volumique ρ diminue.

Quand la température des océans augmente, la masse volumique de l’eau salée diminue donc son volume

augmente : c’est la dilatation de l’eau. Ce phénomène entraîne la hausse du niveau des océans.

DOC. 1 Température et niveau des océans

DOC. 2 Température et masse volumique de l’eau salée (salinité de l’eau : 35 g/L)

J’analyse le graphique

Depuis 1880, la température moyenne

sur Terre a augmenté d’environ 0,75 °C.

Au cours de la même période, le niveau

des océans n’a cessé d’augmenter.

Années

Variation du niveaudes océans (en mm)

Variation de la températuremoyenne de la Terre (en °C)

– 50

0

50

100

150

200

0

0,5

1,0

1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000

Température de l’eau salée (en °C)

Masse volumique de l’eau salée (en kg/m3)

1 0210 5 10 15 20 25 30

1 0221 0231 0241 0251 0261 0271 028


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021

VidéosPollution plastique

hatier-clic.fr/21fpc4044 Plastiques et masse volumique

Pourquoi faudrait-il interdire l’utilisation des objets en plastique à usage unique ?

DOC. 1 Des plastiques dans les océans

DOC. 2 Masse volumique de quelques matières plastiques courantes

Des millions de tonnes de plastiques, issus de nos emballages et objets à usage unique jetés sans précaution, se retrouvent dans les océans. En plus des déchets visibles en surface, des fragments microscopiques sont aussi en suspension dans l’eau. Ces débris, rassemblés par les courants marins, forment d’immenses plaques. Ces plastiques constituent une grave menace pour la faune et se retrouvent dans la chaîne alimentaire.

Ma conclusion

Selon la valeur de leur masse volumique, les déchets plastiques flottent ou coulent dans l’eau salée.

Certains fragments de taille microscopique sont très difficiles à récupérer. Ils constituent une

grave menace pour l’environnement. L’interdiction de l’utilisation des objets en plastique à usage

unique permettra de réduire les quantités de plastiques rejetées et de limiter cette pollution.

Polyéthylène PEρ = 0,89 g/cm3

(sacs et emballages, fi lms étirables, etc.)

Polyéthylène téréphtalate PETρ = 1,38 g/cm3

(bouteilles de boissons pétillantes, fi bres textiles

« polaires », etc.)

Polypropylène PPρ = 0,95 g/cm3

(masques chirurgicaux, boites alimentaires,

pailles, bouchons, etc.)

Eau de merρ = 1,025 g/cm3

Polystyrène PSρ = 1,05 g/cm3

(pots de yaourt, gobelets, couverts, stylos-bille, etc.)

J’analyse le document

Les océans sont pollués par nos déchets plastiques. Certains ont une taille microscopique.

Ils menacent la faune et contaminent toute la chaîne alimentaire.

J’analyse le document

Si la masse volumique des plastiques est inférieure à celle de l’eau de mer (PE, PP), ils flottent.

Si elle est supérieure (PET, PS), ils coulent.


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021

5 Description microscopique de la matièreAnimationÉtats physiques de la matière et agitation des moléculeshatier-clic.fr/21fpc405

Propriétés macroscopiques Modélisation Propriétés

microscopiques

Est incompressible.ÉTAT

SOLIDELes molécules sont

en contact .

Possède une forme

propre.

Les molécules sont

liées et immobiles .

Le solide se transformeen liquide.

Est incompressible.ÉTAT

LIQUIDELes molécules sont

en contact .

Coule et prend

la forme du récipient.

Les molécules sont

peu liées et mobiles .

Le liquide se transforme en gaz.

Est compressible.ÉTAT

GAZEUXLes molécules sont

très espacées .

Occupe tout l’espace

qui lui est offert.

Les molécules sont

très agitées .

Remarque : Plus la température diminue et moins les molécules sont agitées. Il y a alors une libération d’énergie thermique.

Apport

d’énergie thermique

Plus la température augm

ente, plus les molécules sont

agitées

Les molécules commencent à

glisser les unes sur les autres .

Les molécules ne restent plus

en contact .


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6 La composition simplifiée de l’air

Molécule de dioxygène

Molécule de diazoter

r

b

b b

bb

bb

b

Air

ACTIVITÉSHUMAINES

Gaz à effet de serrePolluants de l’air

Dioxyde

de carboneDioxyde

de soufreProtoxyde

d’azote

Dioxyde

d’azote

Méthane

Halocarbures

Particules

fines

› L’air est composé de 20 % (ou 1

5) de dioxygène et de 80 %

(ou 4

5) de diazote .

› Certaines activités humaines modifi ent dangereusement la composition de l’air.

Elles rejettent dans l’atmosphère des gaz à effet de serre

et des polluants . Ces rejets ont des conséquences sur la santé

ou sur l’environnement .

Je mémorise

Je mémorise

7 La pollution de l’air


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8 L’effet de serre

VidéoQu’est-ce que l’effet de serre ?

hatier-clic.fr/21fpc408

Le phénomène d’effet de serre

L’amplification de l’effet de serre

31

2

= 15 °C

= ?? °C

1 Le rayonnement solaire parvient sur la Terre.

2 Une partie du rayonnement solaire est renvoyée

vers l’espace alors que l’autre partie traverse

l’atmosphère et réchauffe la Terre.

3 La Terre libère de la chaleur. Une partie est

retenue par les gaz à effet de serre, une autre

partie est évacuée vers l’espace.

› L’effet de serre est un phénomène naturel . Il permet de maintenir

à la surface de la Terre une température moyenne d’environ 15 °C.

› La quantité de gaz à effet

de serre , rejetée par les activités

humaines, augmente.

L’effet de serre est alors amplifi é.

Cela entraîne une augmentation de

la température , qui accroît

le phénomène de réchauffement

climatique .

Je mémorise

Je mémorise

Note pour l’enseignant : l’élève pourra dessiner des fl èches de différentes épaisseurs pour montrer l’amplifi cation de l’effet de serre.


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9 L’empreinte carbone

VidéosL’empreinte carbone c’est quoi ?


L’empreinte carbone d’une personne ou d’une activité est la masse de dioxyde de carbone

associée à la consommation d’énergie et/ou de matières premières .

Pour calculer l’empreinte carbone d’un appareil, on tient compte de toutes les étapes

de son cycle de vie ( fabrication , transport , fonctionnement ,

recyclage ).

Chacun peut agir ! Comment peut-on réduire son empreinte carbone ?

DOC. 1 S’alimenter

DOC. 2 Se déplacer DOC. 3 Cliquer, c’est polluer !

La production des aliments entraîne des émissions de dioxyde de carbone variables.

Les modes de transport ne sont pas équivalents en terme d’émission de dioxyde de carbone.

Conserves500 à 750 g

Viandesrouges⩾ 950 g

Chocolat,poulet

350 à 450 g

Poissons,beurre

750 à 950 g

Farines, pâtes,œufs130 à 250 g

Légumes,fruits⩽ 130 g

Émission de dioxyde de carbone pour 100 g d’aliments (moyenne).

Émission de dioxyde de carbone (en g) par passager et par km parcouru (moyenne).

Bus Métro/RER Voiture Trottinetteélectrique

150

50

100

0

Masse de CO2 (en g)

Émission de dioxydede carbone (moyenne)

Un couriel avecune photo jointe

1 h de streaming

L’usage quotidiendes réseaux sociaux

Un nouveausmartphone

450 g

360 kg

50 g

280 g

Pour réduire mon empreinte carbone, je peux :

• Faire de temps en temps un repas végétarien.

• Venir au collège en bus plutôt qu’en voiture.

• Limiter l’utilisation de mon smartphone et de ma tablette à ce qui est indispensable,

éviter de trop utiliser les réseaux sociaux.

• Éviter de changer trop souvent de smartphone.


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10 Mélange et transformations de la matière

Transformation

physiqueMélange

Transformation

chimique

+ +

Réactif A Réactif B

Produit C

› Au cours d’un mélange ou d’une transformation physique ,

les corps restent les mêmes : les molécules se conservent .

› Au cours d’une transformation chimique , des corps appelés

réactifs sont consommés et de nouveaux corps appelés

produits se forment : les molécules ne se conservent pas .

Je mémorise


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021

11 Masse, mélange et transformations de la matière

Transformation

physique

Fusion de la glace

Mélange

Dissolution du sucre dans l’eau

Transformation

chimique

Réaction entre la craie et le vinaigre

meau solide = 219,8 g

mréactifs = 296,3 g mproduits = 296,3 g

mmélange = 89,7 gmconstituants séparés = 5,7 g + 84 g = 89,7 g

meau liquide = 219,8 g

› La masse se conserve lors des transformations

de la matière et lors des mélanges .

Je mémorise


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12 Le modèle moléculaire

Les atomes

Les molécules

À imprimerTableau périodique des éléments


Atome Hydrogène Oxygène Azote Carbone

Représentation

Symbole chimique H O N C

Blanc BleuRouge Noir

› Un atome est modélisé par une sphère colorée .

› À chaque atome est associé un symbole chimique répertorié

dans le tableau périodique des éléments .

› Une molécule est constituée

d’au moins deux

atomes liés entre eux.

Je mémorise

Je mémorise

H2Od’oxygène

d’hydrogène

2 atomes

1 atome

Nom de la molécule : Eau

L’indice 1 ne s’écrit pas.

Nom Représentation Formule chimique Composition chimique

Dioxygène O2 2 atomes d’oxygène

Diazote N2 2 atomes d’azote

Dihydrogène H2 2 atomes d’hydrogène

Dioxyde de carbone CO2

1 atome de carbone

2 atomes d’oxygène

Protoxyde d’azote N2O

2 atomes d’azote

1 atome d’oxygène

Méthane CH4

1 atome de carbone

4 atomes d’hydrogène

Rouge

Rouge

Rouge Rouge

Rouge

Noir

Noir

Bleu

Bleu

Bleu

Bleu

Blanc

Blanc

Blanc

Blanc

Blanc

Blanc

Note pour l’enseignant : l’élève pourra colorier les différentes représentations des atomes et des molécules.


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13 Les équations de réactionPour l’enseignant : il est ici possible d’évoquer la corrélation entre combustion et émission de gaz à effet de serre.

La combustion du carbone

La combustion du méthane

Bilan Carbone + Dioxygène Dioxyde de carbone

Modélisation moléculaire

Réactifs Produit

+

+

Comptagedes atomes

Carbone : 1 atome Carbone : 1 atome

Oxygène : 2 atomes Oxygène : 2 atomes

Équationde réaction C + O2 CO2

InterprétationUn atome de carbone réagit avec une molécule de dioxygène

pour former une molécule de dioxyde de carbone .

Bilan Méthane + Dioxygène Dioxyde de carbone + Eau

Modélisation moléculaire

Réactifs Produits

+ +

+ +

+ +

+ +

Comptage des atomes

Carbone : 1 atome Carbone : 1 atome

Oxygène : 4 atomes Oxygène : 4 atomes

Hydrogène : 4 atomes Hydrogène : 4 atomes

Équation de réaction CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

Interprétation

Une molécule de méthane réagit avec deux molécules de dioxygène

pour former une molécule de dioxyde de carbone

et deux molécules d’eau .

› Au cours d’une transformation chimique, les atomes se réarrangent

et se conservent .

› La conservation des atomes explique que la masse se conserve

lors d’une transformation chimique.

Je mémorise

Mouvement et interactions© Éd

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Soleil-Terre-LuneLe système solaire

Mouvement et vitesse

Trajectoires

Le système solaire est principalement constitué

d’une étoile , le Soleil,

et de huit planètes.

Soleil

TerreTerre

Terre

Lune

Lune

Soleil

Wagon d’un grand huit. Un train sur ses rails.

La trajectoire

de l’objet est un

cercle :

son mouvement est

circulaire .

La trajectoire

de l’objet est une

ligne droite :

son mouvement est

rectiligne .

La vitesse ne change pas : le mouvement est uniforme .

La vitesse

augmente :

le mouvement

est accéléré .

Prendre un bon départ ! Prendre un bon départ !14

La vitesse diminue : le mouvement

est ralenti .


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15 Modéliser la vitesseM

ouve

men

t de

la b

alle

lors

d’u

n se

rvic

e au

tenn

is

Dire

ctio

nve

rtic

ale

vert

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rizo

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e

Sens

ve

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tve

rs le

bas

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roit

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Vale

urdi

min

ueau

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teco

nsta

nte

Pour

le p

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la v

itess

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com

me

cons

tant

e.

› La

vite

sse

est m

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seg

men

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›La

long

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aleu

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la v

ites

se .

Je m

émor

ise

12

3


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16 Calculer et représenter la vitesse

Détermination de la distance et de la durée

Calcul de la valeur de la vitesse

Représentation de la vitesse

1,5 m 1,5 m 1,5 m

1,5 m 1,5 m 1,5 m

Pour déterminer la vitesse à partir d’une chronophotographie, on calcule sa valeur en utilisant la distance et la durée séparant deux positions successives. On la représente ensuite en utilisant l’échelle donnée.

Deux grandeurs sont proportionnelles si les valeurs de l’une s’obtiennent en multipliant toujours par un même nombre les valeurs de l’autre : ce nombre est le coeffi cient de proportionnalité.

v = d

t =

1,5 m

0,05 s = 30 m/s

Entre deux positions successives,

la balle parcourt la distance d = 1,5 m

pendant une durée t = 0,05 s .

On détermine la longueur du segment fl éché modélisant la vitesse en utilisant l’échelle donnée ; c’est une situation de proportionnalité.

Longueur sur le papier(en cm)

1 1,5

Valeur de la vitesse(en m/s)

20 30

La vitesse de la balle se représente par un segment fl éché de longueur

1,5 cm .

La durée séparant deux positions successives est 0,05 s.

Échelle pour représenter la vitesse : 1 cm sur le papier correspond à 20 m/s.

x 20


ition

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Situation Diagramme objet-interaction

17 Diagrammes objet-interaction

› Un diagramme objet-interaction permet de représenter les interactions qui existent entre

l’objet étudié et d’autres objets :

• les objets sont représentés par des ovales ,

• une interaction de contact est représentée par une double fl èche pleine,

• une interaction à distance est représentée par une double fl èche en pointillés.

Je mémorise

Lune Terre

TerreÉlastique

Personne qui saute à l’élastique

Objet étudié : la Lune.

Objet étudié : la personne .


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18 Mesurer et représenter une force

Mesure de la valeur de la force exercée par un objet sur un dynamomètre

Représentation de la force Fchariot/dynamomètre

Dynamomètre pour

mesurer la valeur de la force

Direction

de la force

Fchariot/dynamomètre = 1,30 N

› La valeur d’une force se mesure avec un dynamomètre et s’exprime

en newton (N) .

› Une force est représentée par un segment fléché qui indique sa direction et

son sens . La longueur du segment est proportionnelle à la valeur de la force.

Je mémorise

Directionde la force

Point représentantle dynamomètre

chariot/dynamomètreF

Échelle pour représenter la force : 1 cm sur le papier correspond à 0,5 N

Utiliser une échelle est une situation de proportionnalité.

Longueur du segment fl éché(en cm)

1 2,6

Valeur de la force (en N) 0,5 1,3

La longueur du segment fl éché s’obtient en multipliant la valeur de la force par le coeffi cient de proportionnalité, ici 2 .

x 2

Sens de la force

© Éd

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L’énergie, ses transferts et ses conversions

L’énergie peut se convertir

(en changeant de forme(s)) ou

être transférée (sans changer de forme).

Dans un diagramme énergétique :

– un ovale représente un convertisseur d’énergie ;

– une fl èche représente une forme d’énergie

et indique le sens du transfert .

Énergieélectrique

Énergielumineuse

Énergiethermique

Lampe

Lampe Pile Générateur Moteur Interrupteur ouvert

Interrupteur fermé Diode DEL

–+G

–+M

Dipôles en série en dérivation

Dipôles en série en dérivation

– +

– +

Schéma du montage et sens du courant

Schéma du montage et sens du courant

Le circuit forme

une seule

boucle .

Le circuit comporte

plusieurs

boucles.

Prendre un bon départ ! Prendre un bon départ !

Diagramme de conversion d’énergie

Dipôles en série ou en dérivation

Symboles des différents dipôles

19

Vidéo d’expérienceRéaliser un montage électrique à partir d’un schémahatier-clic.fr/21fpc419

+

+

−

−

L’énergie, ses transferts et ses conversions© Éd

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20

21

Mesurer la tension électrique

Mesurer l’intensité du courant

Montage électrique Schéma du montage

–

+G

COM

V

V


–

+G

COM

10 A

A

› La tension aux bornes d’un dipôle, notée Udipôle , s’exprime en volt ( V )

et se mesure à l’aide d’un voltmètre , branché en dérivation

aux bornes du dipôle.

› L’intensité du courant, notée I , s’exprime en ampère ( A )

et se mesure avec un ampèremètre , branché en série

dans le circuit.

Je mémorise

Je mémorise


ition

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22 Loi des tensions

Vidéo d’expérienceMesure des tensions aux bornes de dipôles associés en série



COM V

COM V COM V

V

V1V2

+–G

L1L2

Mesure des tensions aux bornes de dipôles associés en série. UG = U1 + U2

› Sur une boucle, la tension aux bornes du générateur se répartit

entre les récepteurs .

Je mémorise

L2 L1

Mesure des tensions dans un circuit comportant deux boucles.

Lucas affi rme que la loi des tensions est valable dans un circuit comportant plusieurs boucles.A-t-il raison ?

Le générateur appartient à deux boucles

On a : UG = U1 et UG = U2

La loi est vérifiée sur chaque boucle.

Lucas a raison.

L2L1

U1 = 3,91 V

U2 = 2,21 V

UG = 6,12 V

Exercer son ESPRIT CRITIQUE

L2L1

–

+G


ition

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23 Lois des intensités


G

A2COM 10 A

COM

10 A

A1

10 A

A3

+–

L1L2

COM

2I

1I3I

Mesure des intensités en trois points d’un circuit en série. I1 = I2 = I3


COM 10 A

L2

A

COM

10 A

A2

L1

COM

10 A

A1+

–G

1I

GI

2I

Mesure des intensités dans chaque branche d’un circuit avec dérivation. IG = I1 + I2

Dans un circuit avec dérivation

Dans un circuit en série

› L’intensité du courant délivré par le générateur est identique en tout

point d’un circuit en série.

› L’intensité du courant délivré par le générateur se répartit entre

les branches d’un circuit avec dérivation.

Je mémorise

Je mémorise

I3 = 0,1 A

I2 = 0,1 A

I1 = 0,1 A

I1 = 0,11 A

IG = 0,41 A

I2 = 0,3 A

L2

L2

L1

L1

Vidéo d’expérienceMesure des intensités en trois points du circuit en série

hatier-clic.fr/21fpc423a

VidéoMesure des intensités dans un circuit avec dérivation

hatier-clic.fr/21fpc423b


ition

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24 La résistance électrique

Mesure d’une résistance

Rôle d’une résistance

L’effet Joule


Ω COMΩOhmmètre

Résistance

› La résistance

électrique R

s’exprime en

ohm

( Ω ), et se

mesure avec

un ohmmètre .

› Lorsqu’on ajoute une résistance en série

dans un circuit, l’intensité du courant

diminue .

› Une résistance convertit l’énergie

électrique en énergie

thermique .

C’est l’effet Joule .

Je mémorise

Je mémorise

Je mémorise

L

A

I1L

A

I2

G G

COM10 A

+

–

+

–

COM10 A

Énergie Énergieélectrique thermique

Résistance

I1 < I2 I1 = I2 I1 > I2

Résistance Eau


ition

s Ha

tier 2

021

25 La loi d’Ohm

Montage électrique et schéma

Tableau de mesures

Construction du graphique

U (en V) 0 3,1 4,5 6 7,5

I (en A) 0 0,14 0,20 0,27 0,34

UI

(arrondi au dizième) 22,1 22,5 22,2 22,1

U(en V)

I (en A)0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

Titre : Tracé de la caractéristique de la résistance

› La tension U aux bornes d’une

résistance est proportionnelle

à l’intensité I du courant qui la

traverse.U = R × I

Je mémorise

Les valeurs de U s’obtiennent en

multipliant les valeurs de I par un même

nombre, appelé coefficient de

proportionnalité. Celui-ci est égal à R

(aux erreurs expérimentales près) avec

R = U

I .

COM

10 A

COM

V

– +G

V

A

Voltmètre

AmpèremètreRésistance

R = 22 Ω

Vidéo d’expérienceLa loi d’Ohm


Schéma du montage

© Éd

ition

s Ha

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021

Des signaux pour observer et communiquer

Sour

ce d

e lu

miè

re

Émetteur Récepteur

20 Hz0 Hz 20 000 Hz

Songrave

FRÉQUENCE (en hertz)

Sonaigu

Inaudible Audible Inaudible

Infrasons Ultrasons

La lampe est une source primaire .

Le livre est un objet diffusant .

Le son est une vibration

qui se propage dans un

milieu matériel .

Air Eau Vide

Le son :

se propage.

ne se propage pas.

Le son :

se propage.

ne se propage pas.

Le son :

se propage.

ne se propage pas.

Prendre un bon départ ! Prendre un bon départ !La propagation de la lumière

La propagation du son dans différents milieux

Sources de lumière

Les fréquences sonores

26

Des signaux pour observer et communiquer© Éd

ition

s Ha

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021

27 Les signaux lumineux pour mesurer des distances

› La vitesse de la lumière dans le vide est 300 000 km/s .

› Les signaux lumineux peuvent être utilisés pour déterminer des

distances en utilisant la formule : d = v × t .

Je mémorise

Je repère les informations utiles

Le signal lumineux effectue un aller-retour

La durée du trajet aller-retour est égale

à 2,56 s.

Je fais un croquis de la situation

Je note ce que je connais

• La vitesse de la lumière dans le vide

est 300 000 km/s .

• Distance, vitesse et durée sont liées par

la formule : d = v × t

Je calcule la distance Terre-Lune dJe détermine la durée nécessaire au signal lumineux pour parcourir la distance Terre-Lune :

t = 2,562

= 1,28 s

Je calcule d :

d = v × t = 300 000 × 1,28 = 384 000 km

La distance Terre-Lune est : 384 000 km .

On utilise l’égalité des produits en croix pour exprimer d :

v

1 =

d

td × 1 = v × t

on a : d = v × t

Terre

Signal lumineuxémis

Signal lumineuxréfléchi

Lune

d

DOC. 2 Tir laser en direction de la Lune

DOC. 1 Détermination de la distance Terre-Lune

L’une des missions de l’Observatoire de la Côte d’Azur est de déterminer la distance d qui sépare la Terre de la Lune. Pour cela, un puissant laser émet un signal lumineux vers la Lune. Le signal lumineux est ensuite réfl échi par un miroir déposé sur la surface lunaire, et renvoyé vers l’Observatoire. Le signal lumineux effectue l’aller et le retour en 2,56 s.

À quelle distance d se situe la Lune de la Terre ?


ition

s Ha

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28 La vitesse du son dans l’air

› Dans l’air, le son se propage à 340 m/s environ.

› Cette valeur dépend du milieu de propagation .

Je mémorise

Je calcule la vitesse du son dans l’air

v = d

t =

1 m

0,0029 s≈ 345 m/s

Pour convertir l’unité de grandeur composée, il faut convertir chaque « sous-unité » de la grandeur composée :

v = 340 m/s = 340 m

1 s =

340 m1

60min

= 340 m

1

3600h

= 0,340 km

1

3600h

Diviser par une fraction revient à multiplier par son inverse,

donc : v = 0,340 × 36001

= 0,340 × 3600 = 1 224 km/h

Microphone 1

Microphone 2

Chronomètre

1 m

On peut déterminer la vitesse du son à l’aide de deux microphones et d’un chronomètre.

Je décris l’expérience

Le chronomètre mesure la durée nécessaire au son (produit par

le claquement des tiges) pour parcourir la distance séparant

les deux microphones.

Le son met t = 0,0029 s pour

parcourir cette distance

La distance parcourue par le son est d = 1 m

Vidéo d’expérienceDétermination de la vitesse du son dans l’air



ition

s Ha

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021

› Les signaux sonores

peuvent être utilisés pour déterminer

des distances

en utilisant la formule : d = v × t .

Je mémorise

29 Les signaux sonores pour mesurer des distances

Le sonar émet un signal ultrasonore qui se propage jusqu’à un obstacle. Ce signal est ensuite réfl échi par l’obstacle et revient jusqu’au sonar : c’est le phénomène d’écho. Le sonar mesure alors la durée de propagation du signal sonore entre son émission et sa réception.

La vitesse du son dépend du milieu de propagation.

Milieu Vitesse du son (en m/s)

Vide -

Air 340

Eau 1 500

Verre 5 300

DOC. 1 Le sonar DOC. 2 Vitesse du son

Signalultrasonore

En mer, les pêcheurs utilisent un sonar afi n de localiser les bancs de poissons. Au cours d’une pêche, le temps qui sépare l’émission et la réception du signal est 0,06 s.À quelle profondeur d se situe le banc de poissons ?

Je repère les informations utiles

Le signal sonore effectue un aller-retour.

La vitesse du son dans l’eau est 1 500 m/s.

La durée du trajet aller-retour est

égale à 0,06 s.

Je calcule la profondeur d à laquelle se situe le banc de poissons

Je détermine la durée nécessaire au signal

sonore pour parcourir la distance d séparant

le sonar du banc de poissons :

t = 0,062

= 0,03 s

Je calcule la distance :

d = v × t = 1 500 × 0,03 = 45 m

Le banc de poissons est situé à une

profondeur de 45 m.

Je note ce que je connais

Distance, vitesse et durée sont liées par la formule : d = v × t

Pour calculer la distance d, on résout une situation de proportionnalité

Durée de propagation (en s) 1 0,03

Distance (en m) 1 500 ?

? = 0,03 × 1 500 = 45 m

Je fais un croquis de la situation

Poissons

Signalémis

Signalréfléchi

d

© Éd

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30

Perm

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31

Lune

Lune

Terre

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Actio

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32

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V

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GI 1

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U

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R ×

I

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1 + U

2

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© Éd

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TABLE DES ILLUSTRATIONS

Fiche1 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier2-hg ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier2-hd ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier2-b ph © Jean Riby / Archives Hatier4-h ph © Caroline Power4-m ph © Frédéric Hanoteau5 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier6 ph © Jean Riby / Archives Hatier9-h ph © beermedia - stock.adobe.com9-mg ph © scubaluna / iStock /

Getty Images Plus9-md ph © Proxima Studio - stock.adobe.com9-bg ph © martialred - stock.adobe.com9-bd ph © Scanrail - stock.adobe.com11 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier14-h ph © Nasa / JPL / Novapix / Leemage14-b ph © Enzojz / istock Editorail /

Getty Images Plus

Fiche17 ph © janez volmajer - stock.adobe.com18 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier19 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier20 ph © Frédéric Hanoteau21 ph © Frédéric Hanoteau22 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier23 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier24 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier25 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier26-g ph © Prostock-studio - stock.adobe.com26-m ph © Flicketti - stock.adobe.com26-d ph © Jonhson Space Center / Nasa27 ph © Franck Chaput / Hemis.fr28 ph © Frédéric Hanoteau / Archives Hatier

Pictogramme « Esprit critique » ph © 3Dmask - stock.adobe.com

Les auteurs et les éditions Hatier remercient la société Jeulin, représentée par Mme Séverine Chanu, et la société Pierron, représentée par M. Nicolas Sauveget, qui nous ont aimablement

fourni le matériel photographié.

Édition : Pascale Jacquet, Laura VitouxCréation maquette et mise en pages : Anne-Danielle Naname, Laure GrosSchémas et infographies : Domino, Olivier Aubert (dont cartes mentales)Iconographie : Hatier Illustration

FlashFlashFlashcardscardsMatière Matière

a. Quelle formule permet de calculer la masse volumique ?

b. La masse volumique de l’eau est 1 g/cm3

et celle d’une matière plastique est 0,95 g/cm3.Cette matière plastique otte-t-elle sur l’eau ?

a. Quels sont les états physiques incompressibles ?b. Que provoque un apport d’énergie thermique

au niveau du comportement des molécules ?c. Dans quel état physique les molécules

ne sont-elles pas en contact ?

>Fiches 2 et 4 >Fiche 5Matière Matière

Quelle est la composition simpli ée de l’air ?

a. Pourquoi l’effet de serre est-il indispensable à la vie sur Terre ?

b. Citer une conséquence de l’augmentation de la quantité des gaz à effet de serre dans l’atmosphère.

>Fiche 6 >Fiche 8Matière Matière

Dé nir l’empreinte carbone d’un objet.

a. Citer une transformation de la matière au cours de laquelle les molécules se conservent.

b. Comment appelle-t-on les corps consommés lors d’une transformation chimique ? les corps qui se forment ?

c. La masse varie-t-elle au cours des transformations de la matière ?

>Fiche 9 >Fiches 10 et 11Matière Matière

a. Quels sont les symboles chimiques des atomes d’hydrogène, de carbone, d’oxygène et d’azote ? Comment sont-ils modélisés ?

b. De quoi est constituée une molécule ? Comment peut-on connaître sa composition ?

a. Comment expliquer l’apparition de nouveaux corps au cours d’une transformation chimique ?

b. Que doit respecter une équation de réaction pour être ajustée ?

>Fiche 12 >Fiche 13Mouvement Mouvement

a. Comment représente-t-on la vitesse ?b. Quelles sont les caractéristiques de la vitesse ?

a. Que permet d’étudier un diagramme objet-interaction ?

b. Comment y représente-t-on les objets ? les différentes interactions ?

>Fiches 15 et 16 >Fiche 17

Cartes à découper

› Je réponds à chaque question puis je vérifi e aussitôt ma réponse en retournant la carte.

› Je recommence si je fais des erreurs. › Je répète l’exercice plusieurs fois dans l’année.

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Flashcards interactiveshatier-clic.fr/21fpc4ra

a. Les états liquide et solide sont incompressibles.b. Une augmentation de l’agitation des molécules.c. À l’état gazeux.

a. La masse volumique ρ est reliée à la masse met au volume V par la relation :

ρ = mV

b. Elle otte car sa masse volumique est inférieure à celle de l’eau.

a. L’effet de serre permet de maintenir une température moyenne sur Terre de 15 °C.

b. L’ampli cation de l’effet de serre, qui est à l’origine du réchauffement climatique.

80 % (4/5) de diazote et 20 % (1/5) de dioxygène.

a. Les transformations physiques (changements d’état) par exemple.

b. Les réactifs. Les produits.c. Non, la masse se conserve.

C’est la masse de dioxyde de carbone produit lors de toutes les étapes du cycle de vie de l’objet.

a. Lors d’une transformation chimique, les atomes présents dans les réactifs se réarrangent pour former de nouvelles molécules : les produits.

b. La conservation des atomes.

a. Hydrogène : H Carbone : C Oxygène : O Azote : N

b. Une molécule est constituée d’au moins deux atomes liés entre eux. Sa formule chimique renseigne sur les atomes qui la composent.

a. Il permet de représenter les interactions entre l’objet étudié et les autres objets.

b. Les objets sont représentés par des formes ovales, les interactions par des doubles èches : en trait plein pour les interactions de contact, en pointillés pour les interactions à distance.

a. Par un segment éché.b. Sa direction, son sens et sa valeur.

FlashFlashFlashcardscards

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SPÉC

IAL

ENSE

IGNANTS

Pourquoi ces fiches ? Notre objectif : aider les élèves

Nous avons réuni dans ces fi ches l’essentiel du programme de 4e, en nous inspirant des documents photocopiés que nous distribuons régulièrement à nos élèves. Chaque enseignant pourra utiliser ces fi ches selon ses pratiques et ses envies.

Des fiches à coller dans le cahier, pour de belles traces écritesCes fi ches sont facilement détachables et sont imprimées en recto simple pour pouvoir être collées dans le cahier. Ainsi, tous les élèves, y compris ceux en diffi cultés ou à besoins éducatifs particuliers, disposeront d’une trace écrite bien présentée, avec de belles illustrations en couleur. En complétant les différents types de documents proposés, les élèves pourront mieux s’approprierles notions et méthodes du programme.Nous avons choisi un format pratique, plus petit qu’un A4, pour que les élèves puissent facilement coller les fi ches dans leur cahier ou les glisser dans le protège-cahier.

Des contenus variés pour des pratiques variées !Ces fi ches peuvent être utilisées comme bilan d’activité, pour la phase d’institutionnalisation.Très synthétiques et s’appuyant le plus souvent sur un exemple concret, elles constituent une trace écrite « idéale ». Accompagnés par l’enseignant·e, les élèves pourront compléter leurs bilans en se concentrant sur l’essentiel à retenir.Les bilans sont de natures di érentes : certains mettent l’accent sur les défi nitions et représentations à connaître, d’autres sur une démarcheou une méthode. Mais ils s’attachent toujours à présenter de manière simple ce que l’élève doit maîtriser.Pour compléter ces bilans, nous avons parfois proposé des applications concrètes, notamment pour développer l’esprit critique et encourager les élèves à aiguiser leur réfl exion.Pour répondre aux nouveautés du programme 2020, certaines fi ches sont plus étoffées : elles contiennent des documents sur lesquels vous pourrez faire travailler vos élèves. Elles sont le plus souvent pensées comme des tâches complexes avec une aide méthodologique à la résolution.

En complément de ces fi ches, vous trouverez :– des révisions et des cartes mentales pour chaque thème ;– des fl ashcards, pour travailler la mémorisation, idéales pour une évaluation formative.

Des pictos indiquent des liens vers des prolongements numériquesprolongements numériques.Les vidéos d’expériencevidéos d’expériencepermettront à l’élève de visualiser l’expérience à la maison.

FlashcardsFlashcardsPour se constituer un jeu papier, les élèves pourront découper les versions imprimées sur les rabats.Ces flashcards sont également accessibles en version numérique interactive, adaptée aux tablettes et smartphones.

Dans la version qui lui est réservée, l’élève trouvera ici un mode d’emploi des fi ches !

Vidéo d’expérienceDétermination de la vitesse du son


Développer ses richesses, ses industries, créer des emplois,

lutter contre le chômage, etc.

Réduire les inégalités entre les individus afi n que tous les habitants de la Terre puissent se loger dignement, s’alimenter, avoir accès à la santé, à l’éducation, etc.

Économiser les ressources naturellesafi n de les préserver sur le long terme, lutter contre la pollution de l’air, de l’eau, préserver la faune et la fl ore, etc.

Le développement permet à chacun de pouvoir vivre (se loger, s’alimenter, etc.) décemment et sainement (respirer un air sain, boire de l’eau potable, etc.).

Le développement contribue à la lutte contre les inégalitésentre les individus.

Le développement répond aux besoins de tous sans compromettre les besoins des générations futures.

ÉCONOMIQUE

ÉCOLOGIQUEDURABLE

Équitable

Vivable

Viable

SOCIAL

Qu’est-ce que le développement durable ?

Toi aussi, tu peux agir, au collège et à la maison !

Nous n’héritons pas de la Terre de nos ancêtres,nous l’empruntons à nos enfants.

À partir des années 1950, les pays développés commencent à prendre conscience de la nécessité de concilier développement économique (création de richesse, d’emplois, etc.) et prise en compte des besoins des générations futures.Cela ne peut se faire qu’en mettant tous les habitants de la Terre au centre d’un développement dit durable qui tienne compte à la fois du développement économique, des contraintes sociales et de la préservation de notre environnement.

Se développer durablement, pour une nation, c’est donc produire des richesses pour le bien-être de tous, en cherchant à réduire les inégalités dans le monde, tout en respectant et préservant l’environnement.

Un diagramme pour mieux comprendre

Ainsi le développement durable se doit d’être un développement économique, écologique et social.

Un défi à releverpour chacun d’entre nous !

À imprimerLe guide de l’éco-délégué

hatier-clic.fr/21fpc4p3

La physique-chimie peut t’aider à mieux comprendre comment les activités humaines ont un impact sur l’environnement :• élévation du niveau des océans ;• pollution des océans ;• pollution de l’air ;• effet de serre ;• empreinte carbone.

FlashFlashFlashcardscardsMouvement Énergie

a. Quel appareil utilise-t-on pour mesurer la valeur d’une force ?

b. Quel est le nom de l’unité de mesure d’une force ? Quel est son symbole ?

c. Comment représente-t-on une force ?

a. Quel est le nom de l’unité de tension électrique ? Quel est son symbole ?

b. Avec quel appareil mesure-t-on la tension entre les bornes d’un dipôle ? Comment cet appareil doit-il être branché ?

>Fiche 18 >Fiche 20Énergie Énergie

a. Quelle grandeur est mesurée avec un ampèremètre ? En quelle unité s’exprime-t-elle ? Donner son symbole.

b. Comment se branche un ampèremètre ?

Un générateur et deux lampes (L1 et L2) sont associés en série. Quelle relation existe-t-il entre Ugénérateur, UL1 et UL2 ?

>Fiche 21 >Fiche 22Énergie ÉnergieQuelle relation lie les différentes intensités dans le montage A ? dans le montage B ? a. Nommer l’unité de mesure de la résistance

et rappeler son symbole.b. Quel appareil permet de mesurer la valeur

d’une résistance ?c. Quel est l’effet d’une résistance placée

en série dans un circuit ?

>Fiche 23 >Fiche 24Énergie Signaux

Énoncer la loi d’Ohm.

a. Quelle est la vitesse de la lumière dans le vide ?b. Connaissant la vitesse v et la durée t

de propagation d’un signal, comment peut-on calculer une distance d ?

>Fiche 25 >Fiche 27Signaux Signaux

a. Quelle formule permet de calculer la vitesse d’un signal ayant parcouru une distance d en une durée t ?

b. Quelle est la vitesse du son dans l’air ?

La durée séparant l’émission et la réception d’un signal sonore par un sonar est 0,08 s.Quelle est la durée à prendre en compte pour calculer la profondeur à laquelle se trouve l’obstacle rencontré par le signal sonore ?

>Fiche 28 >Fiche 29

Cartes à découper

+–G

L1L2I2I3

I1+–

G

L2

L1

I6

I4

I5

› Je réponds à chaque question puis je vérifi e aussitôt ma réponse en retournant la carte.

› Je recommence si je fais des erreurs. › Je répète l’exercice plusieurs fois dans l’année.

AB

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Flashcards interactiveshatier-clic.fr/21fpc4ra

FlashFlashFlashcardscards

a. Le volt, de symbole V.b. On mesure la tension avec un voltmètre, branché

en dérivation aux bornes du dipôle.

a. Un dynamomètre.b. Le newton, de symbole N.c. Par un segment éché.

Ugénérateur = UL1 + UL2

a. L’intensité du courant électrique. Elle s’exprime en ampère, de symbole A.

b. En série dans le circuit.

a. L’ohm, de symbole Ω.b. L’ohmmètre.c. Une résistance permet de diminuer l’intensité

du courant.

Montage A : I1 = I2 = I3

Montage B : I4 = I5 + I6

a. 300 000 km/sb . On applique la formule d = v × t.

La tension U entre les bornes d’une résistance Rest proportionnelle à l’intensité I du courant qui la traverse.

U = R × I

Il faut diviser la durée de propagation par 2 car le signal fait l’aller-retour, soit 0,08 ÷ 2 = 0,04 s.

a. v = dt

b. 340 m/s

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