Physique

Introduction à l'électricité-4e

Classe: 
Quatrième
 

Partie A : Généralités sur le courant électrique

Activité

On réalise le montage suivant dans lequel l'objet est l'un des solides indiqués dans le tableau.
 
 
Recopie et complète le tableau en mettant oui dans la case qui convient si la lampe brille et non si la lampe est éteinte.
$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|} \hline \text{Objet}&\text{ciseaux}&\text{règle}&\text{règle}&\text{Fil électrique}&\text{agitateur}&\text{crayon}\\ \hline \text{Matériau}&\text{fer}&\text{Matière}&\text{aluminium}&\text{cuivre}&\text{verre}&\text{graphite}\\ & &\text{plastique}& & & &\\ \hline \text{Lampe}& & & & & & \\ \hline  \end{array}$$

Partie B : Intensité et tension électriques

Activités

 

Activité 1

Dans le schéma ci-dessous, les trois lampes sont identiques.
 
L'ampèremètre mesure une intensité de 0.32 A.
 
Pour chaque réponse, justifie ton choix :
 
1.1 La lampe $L_{3}$ brille-t-elle comme $L_{1}$ ou comme $L_{2}$ ?
 
1.2 L'intensité du courant qui traverse $L_{3}$ est-elle égale à 0.32 A ou à 0.16 A ?

Activité 2

On réalise un montage comportant en série : un générateur, un interrupteur fermé et deux lampes $L_{1}$ et $L_{2}.$
 
2.1 Dessine le schéma du montage.
 
2.2 Les tensions entre les bornes de $L_{1}$ et de $L_{2}$ valent respectivement 2.5 V et 2 V. 
 
Quelle est la tension entre les bornes du générateur ?
 
Source: 
adem

Série d'exercices sur la Réflexion et réfraction de la lumière - 4e

Classe: 
Quatrième
 

Exercice 1

Compléter les phrases suivantes par les mots ou groupe de mots qui conviennent :
 
Un objet qui possède une surface parfaitement polie est appelé$\ldots\ldots$, il renvoie la lumière dans une direction privilégiée : ce phénomène est appelé$\ldots\ldots$;
 
Le renvoi de la lumière par un corps éclairé est appelé$\ldots\ldots$
 
Les rayons incident et réfléchi se trouvent dans$\ldots\ldots$
 
L'angle d'incidence est l'angle que fait la normale et$\ldots\ldots$tandis que l'angle de réflexion est l'angle entre la normale et $\ldots\ldots$Ces deux angles sont$\ldots\ldots$

Exercice 2

Un objet lumineux ponctuel est placé à $20\;cm$ d'un miroir de grande dimension. 
 
Il envoie un rayon lumineux qui fait un angle de $30^{\circ}$ avec la normale.
 
1) Construire l'image de cet objet donnée par le miroir.
 
2) Donner la position de son image. 
 
Quel angle fait le rayon réfléchi par ce miroir par rapport à la normale ?

Exercice 3

Un objet AB de hauteur $h=2\;cm$ est placé à $1\;m$ d'un miroir perpendiculairement au plan de ce miroir.
 
1) Tracer la marche de deux rayons issus de $A$ et deux rayons issus de $B.$
 
2) Déterminer les caractéristiques (position, hauteur et sens) de l'image $A'B'\ $ de $\ AB$ donnée par ce miroir

Exercice 4

Une personne de hauteur $1.80\;m$ est à $1\;m$ d'une armoire à glace.
 
1) A quelle distance de la glace se trouve son image ?
 
2) Il recule de $0,5\;m.$ 
 
Quelle est la distance qui le sépare de sa nouvelle image ?
 
3) La tête du personnage est t-elle superposable à son image ?

Exercice 5 Maitrise de connaissance

Recopie et complète les phrases suivantes par les mots ou groupes de mots suivants : 
 
angle d'incidence, rayon réfracté, angle de réflexion, plan d'incidence, réfraction, angle réfracté, rayon incident, réflexion, angle d'incidence, rayon réfléchi.
 
Un rayon lumineux arrive à la surface de séparation de deux milieux et faisant un angle $i$ avec la normale à la surface de séparation.
 
L'angle $i$ est appelé$\ldots\ldots$
 
Le rayon arrivant sur la surface de séparation des deux milieux s'appelle le$\ldots\ldots$
 
Il subit une$\ldots\ldots$et une$\ldots\ldots$
 
Le rayon renvoyé par la surface s'appelle le$\ldots\ldots$
 
Le rayon traversant la surface s'appelle le$\ldots\ldots$, l'angle qu'il forme avec la normale s'appelle$\ldots\ldots$

Exercice 6

Identifie les rayons 1, 2 et 3
 
 
 

Exercice 7

Un faisceau laser passe de l'air dans l'eau, comme dans le schéma ci-contre.
 
On dit que cette lumière est réfractée. 
 
Explique.
 
Trace le rayon réfléchi
 
Complète le schéma en indiquant les angles d'incidence et de réfraction.
 
 
 

Exercice 8

Construis l'image $A'B'$ de l'objet $AB$, donnée par le miroir plan $M$ de la figure ci-contre.
 
 
 

Exercice 9 Recherche documentaire

Explique brièvement le principe de fonctionnement de fours solaires, de fontaines lumineuses et de fibres optiques.

Exercice 10

1. Un faisceau lumineux arrive sur un miroir (figure ci-contre).
 
Représente sur la même figure le faisceau réfléchi.
 
2. On remplace le miroir par une feuille de papier blanc.
 
Réponds à la question précédente.
 
 
 

Exercice 11

Une personne, debout devant un miroir vertical $EF$, lève la main.
 
1) Dessine le parcours du rayon lumineux des pieds $A$ jusqu'aux yeux $B$ de la personne.
 
2) Dessine sur le même schéma l'image $A'$ des pieds de cette personne.
 
3) Dessine le parcours du rayon lumineux de la main $C$ jusqu'aux yeux $B$ de la personne.
 
4) Dessine sur le même schéma l'image $C'$ de la main de cette personne.
 
5) La personne mesure $AB=1.80\;m$ des pieds aux yeux et $BC=0.60\;m$ des yeux à la main ;
 
Montre à partir de la construction graphique précédente que la hauteur minimale du miroir doit être $EF=H=\dfrac{AC}{2}$ pour que la personne puisse voir tout son corps.
 
 
 

Exercice supplémentaire

Samba et ngaari mayo
 
Samba, accroupi à l'avant de sa pirogue, scrute la surface de l'eau. 
 
Il sait que, sous cette eau calme, que ngaari mayo le crocodile est à l'affût. 
 
Soudain, il voit deux points lumineux, il se redresse alors, saisit deŋnere son harpon fétiche et vise en dessous des deux points représentant les yeux de ngaari mayo. 
 
Le crocodile touché en plein cœur s'immobilise sur le dos, les quatre pattes en l'air après un dernier soubresaut. 
 
Samba triomphant pagaie vers le rivage pour hisser sa proie.
 
1.Pourquoi a-t-il visé en dessous de ce qu'il a vu.
 
2.Représente sur un schéma le trajet de la lumière de ngari mayo à Samba ainsi que le trajet de deŋnere (chaque position sera représentée par un point et la surface de l'eau par un trait horizontal)

 

$\begin{array}{c}\blacktriangleright\,\boxed{\text{Correction des exercices}}\end{array}$


 

Source: 
irempt.ucad.sn & ADEM

Réflexion et réfraction de la lumière - 4e

Classe: 
Quatrième
 

I- Texte introductif

Les photos suivantes montrent certains phénomènes optiques.
 
 
 
$\surd\ $ Comment expliquer qu'une personne devant un miroir arrive à se voir en reflet à travers celui-ci ?
 
$\surd\ $ Comment expliquer les fontaines lumineuses ?
 
$\surd\ $ Comment expliquer que la règle semble cassée

II- Contenus

1.Interprétation des photos

Pour la photo 1, l'image est formée par les rayons lumineux émis par la personne et renvoyés par le miroir.
 
Pour la photo 2, les rayons sont canalisés dans un jet d'eau.
 
Pour la photo 3, les rayons lumineux émis par la règle dans l'eau émerge dans l'air en changeant de direction.

2.Réflexion de la lumière

Les objets renvoient tout ou une partie de la lumière qu'ils reçoivent : 
 
c'est la réflexion de la lumière.
 
On distingue deux types de réflexion :

2.1. Réflexion diffuse

Un objet éclairé renvoie la lumière dans toutes les directions : 
 
c'est la réflexion diffuse.
 
Ce type de réflexion se produit lorsque la surface éclairée de l'objet est rugueuse.
 
 
 

2.2. Réflexion spéculaire et miroir

 
 
Si on éclaire une surface polie et brillante d'un un objet, la lumière est renvoyée dans une direction privilégiée : 
 
c'est la réflexion spéculaire.
 
 
Les surfaces polies comme une plaque métallique, une vitre, du bois vernis et la surface libre d'une eau calme produisent des réflexions spéculaires quand elles sont éclairées :
 
ce sont des miroirs plans.
 
 
 

2.3. Vocabulaire et définitions

Envoyons un faisceau lumineux sur un miroir. 
 
Nous constatons sur la photo (P8-4) que le faisceau est dévié dans une direction privilégiée lorsqu'il rencontre le miroir. 
 
La figure P8-4 montre la marche d'un rayon qui subit une réflexion spéculaire sur un miroir plan.
 
 
 
Le rayon SI qui tombe sur le miroir est appelé rayon incident.
 
Le rayon incident SI rencontre le miroir au point I : I est le point d'incidence.
 
Le rayon IR qui part du miroir est appelé rayon réfléchi.
 
La droite IN qui est perpendiculaire au miroir est la normale à la surface réfléchissante.
 
L'angle i formé par la normale IN et le rayon incident SI est appelé angle d'incidence.
 
L'angle r formé par la normale IN et le rayon réfléchi IR est appelé angle de réflexion.
 
Le plan formé par le rayon incident SI et la normale IN est appelé plan d'incidence.

2.4. Lois de Descartes sur la réflexion

 
 

Expérience : 

Avec le dispositif de la photo (P8-5), faisons varier l'angle d'incidence i et notons l'angle de réflexion r. On obtient le tableau suivant :
 
$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline \text{i(degré)}&0&20&30&40&50&60&70\\ \hline \text{r(degré)}&0&20&30&40&50&60&70\\ \hline \end{array}$$
 
A chaque valeur de l'angle d'incidence i, on obtient la même valeur pour l'angle de réfraction r.

Conclusions 

Le rayon incident et le rayon réfléchi sont dans le plan d'incidence.
 
L'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence : $\boxed{r=i}$

2.5. Objet et image

Le point objet est le point de rencontre des supports des rayons incidents.
 
Le point objet est réel si les rayons incidents se rencontrent effectivement en ce point.
 
Le point image est le point de rencontre des rayons réfléchis
 
Le point image est virtuel s'il est à l'intersection des prolongements des rayons réfléchis.
 
 
 
 
 

2.6 Expérience des deux bougies

Observations :

 
 
Deux bougies A et A' sont placées de part et d'autre d'une vitre de faible épaisseur (voir photo P8-6a). 
 
La bougie A est allumée et A' non allumée. Déplaçons la bougie A' de façon à la faire coïncider avec l'image de A. 
 
On voit alors sur la photo (P8-6b), que la bougie A' semble allumée.
 
En joignant les centres des deux bougies par une droite on observe alors le dessin suivant :
 
 
 

Interprétations

Le pinceau lumineux issu d'un point de la flamme de la bougie, après réflexion sur le miroir, semble provenir d'un point qui est l'image de A à travers la vitre. 
 
L'ensemble des points de la flamme donne une image qui est visible par l'observateur. 
 
Cette  image est virtuelle. 
 
De plus, les deux bougies sont symétriques par rapport à la vitre.

Conclusion 

Un miroir donne une image virtuelle d'un objet réel. 
 
L'image virtuelle est le symétrique de l'objet par rapport au plan du miroir.

Remarques : 

Un miroir plan donne d'un objet réel une image virtuelle qui en général n'est pas superposable à l'objet.

Exemple : 

l'image de la main droite est la main gauche.
 
 
 
Un miroir de faible épaisseur dont la surface est plane et régulière, donne d'un objet une image de mêmes dimensions.

3. Réfraction de la lumière

On envoie un faisceau lumineux à la surface de séparation entre l'air et du verre comme indiqué sur la photo.
 
 
 
Quels sont les phénomènes observés à la surface de séparation entre les deux milieux transparents ?
 
Lorsqu'on envoie un pinceau lumineux sur la surface de séparation entre l'air et le verre, on constate que le faisceau incident donne naissance à :
 
$-\ $ un faisceau réfléchi
 
$-\ $ un faisceau qui pénètre dans le verre. 
 
On constate qu'il est dévié par rapport à sa direction du faisceau incident.
 
On appelle réfraction de la lumière le changement de direction de la lumière à la traversée de la surface de séparation de deux milieux transparents.
 
 
 
$SI$ est le rayon incident
 
$IR$ est le rayon réfracté
 
$IN$ est la normale à la surface de séparation
 
$I$ est le point d'incidence
 
$i_{1}$ est l'angle d'incidence et $i_{2}$ est l'angle de réfraction
 
Source: 
irempt.ucad.sn

Série d'exercices sur Source et récepteur de lumière - 4e

Classe: 
Quatrième
 

Exercice 1

Mettre une croix dans la case correspondant à la bonne réponse.
 
1) Un objet qui produit et émet de la lumière est :
 
$\boxed{\ }$ une source primaire 
 
$\boxed{\ }$ une source secondaire
 
$\boxed{\ }$ une source électrique
 
2) Un objet qui émet de la lumière reçue est :
 
$\boxed{\ }$ une source réelle 
 
$\boxed{\ }$ une source thermique
 
$\boxed{\ }$ une source apparente
 
3) Le soleil est une source :
 
$\boxed{\ }$ apparente 
 
$\boxed{\ }$ réelle 
 
$\boxed{\ }$ artificielle
 
4) La lune est une source :
 
$\boxed{\ }$ artificielle 
 
$\boxed{\ }$ primaire 
 
$\boxed{\ }$ secondaire

Exercice 2

On considère les objets : 
 
1) cahier ; 
 
2) flamme de bougie ;
 
3) lune ; 
 
4) écran de télévision ;
 
5) soleil ; 
 
6) sol ; 
 
7) miroir ;
 
8) mur ; 
 
9) œil ; 
 
10) ciel ; 
 
11) diode électroluminescente ;
 
12) éclair ; 
 
13) charbon incandescent ; 
 
14) lampe à néon ; 
 
15) comète ; 
 
16) étoile ; 
 
17) habit ; 
 
18) tableau ; 
 
19) panneau solaire ; 
 
20) plaque de zinc ; 
 
21) pellicule photo.
 
Écrire le numéro de chacun de ces objets dans la (ou les) colonne(s) qui convient (ou conviennent) :
$$\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline \text{Sources réelles}&\text{Sources}&\text{Récepteurs}&\text{Objets}\\ & & &\text{éclairés}\\  \text{Naturelles}|\text{Artificielles}&\text{secondaires}&\text{Naturels}|\text{Artificiels}&\\ \hline |& &|&\\  |& &|&\\  |& &|&\\  |& &|&\\  |& &|&\\ |& &|&\\ |& &|&\\ \hline \end{array}$$

Exercice 3

1) cite les caractéristiques d'une source de lumière et d'un récepteur de lumière. 
 
Illustre par deux exemples
 
2) Un récepteur de lumière peut-il être source de lumière ? 
 
Justifie et donne un exemple.

Exercice 4

1) Indique trois sources primaires naturelles de lumière et trois sources primaires artificielles de lumière
 
2) Indique trois sources secondaires de lumière.

Exercice 5

Recopie et complète le tableau ci-dessous en mettant une croix dans la case qui convient.
$$\begin{array}{|l|c|c|} \hline \text{Sources de lumière}&\text{Source primaire}&\text{Source secondaire}\\ \hline \text{La Lune}& &\\ \hline \text{Une étoile}& &\\ \hline \text{La flamme d'un briquet}& &\\ \hline \text{Une luciole}& & \\ \hline \text{Le Soleil}& &\\ \hline \text{Les feux tricolores d'un carrefour}& &\\ \hline \text{Les feux de « stop » d'une voiture qui freine}& &\\ \hline \text{Les feux de « stop » d'une voiture qui ne freine pas}& &\\ \hline \text{Un panneau indicateur sur le bord d'une route}& &\\ \hline \end{array}$$

 

$\begin{array}{c}\blacktriangleright\,\boxed{\text{Correction des exercices}}\end{array}$


 

Source: 
irempt.ucad.sn & ADEM

Source et récepteur de lumière - 4e

Classe: 
Quatrième
 

I- Texte introductif

Texte 1

Moussa est dans sa chambre, la nuit et il y a une coupure d'électricité. 
 
La photo ci-dessous montre l'intérieur de la chambre.
 
 
Vue intérieure d'une chambre lors d'une coupure d'électricité

Photo P6-1

Voit-il les objets autour de lui ?
 
Sinon que doit-il faire pour les voir ?
 
Quelle est alors la condition pour que les objets soient visibles ?

Texte 2

Moussa et son ami Michel (un blanc) sont à la plage. 
 
Que la couleur de sa peau lorsque ce dernier s'expose au soleil pendant longtemps torse nu ?

II- Contenus

1.Les sources de lumières

1.1 Interprétation du texte 1

Pour voir les objets, Moussa doit allumer une lampe électrique, une bougie, une allumette ou attendre la levée du soleil.
 
La lampe électrique, la bougie, l'allumette enflammée, le soleil produisent de la lumière.
 
Les objets ne sont visibles que s'ils sont éclairés.

1.2 Les sources de lumière

Une source de lumière est tout objet qui émet de la lumière.
 
On distingue les sources réelles et les sources apparentes

1.2.1 Les sources réelles ou primaires

Définition 

Une source réelle ou primaire est tout objet qui produit et émet de la lumière.

Exemples :

$\bullet\ $ Les étoiles (le soleil est une étoile), le feu, les corps incandescents $\ldots$ sont des sources réelles chaudes.
 
$\bullet\ $ Certains organismes vivants (luciole, algues $\ldots$), les corps phosphorescents (chapelets, aiguilles ou cadrans de montre) sont des sources froides.

1.2.2 Les sources apparentes ou secondaires

Définition  

On appelle source apparente ou secondaire, tout objet qui émet de la lumière reçue.

Exemple : 

Tous les objets éclairés sont des sources apparentes en particulier :
 
$\bullet\ $ Les astres (les planètes, la lune $\ldots$)
 
$\bullet\ $ Les objets réfléchissants (miroir, métaux neufs $\ldots$)

Remarque : 

Certaines sources sont naturelles (étoiles, luciole, le feu $\ldots$) et d'autres sont artificielles (les lampes, les tubes fluorescents $\ldots$).

2. Les récepteurs de lumière :

2.1 Observations

 
$\text{On étale de la poudre de clhorure}$
$\text{d'argent sur un papier filtre}$
 

 
$\text{On recouvre une partie de la poudre}$
$\text{d'argent avec une plaque opaque}$

 
$\text{La partie exposée à la lumière a}$
$\text{noirci alors que la partie couverte}$
$\text{reste blanche}$

2.2 Interprétation :

Sous l'effet de la lumière solaire, le chlorure d'argent noircit :
 
elle est sensible à la lumière. 
 
Elle a subi une transformation : c'est un récepteur de lumière.
 
De même, la peau de Michel devient brune ou bronzée lorsqu'elle est exposée à lumière solaire :
 
c'est un récepteur de lumière

2.3 Définition :

On appelle récepteur de lumière, tout objet ou dispositif sensible à la lumière.

2.4 Exemples :

2.4.1 Les récepteurs naturels

$\text{L'œil : la rétine est excitée par la}$
$\text{lumière provenant des objets qui}$
$\text{pénètre dans l'œil}$
 
 
$\text{La peau : exposée aux rayons}$
$\text{solaires fabrique de la vitamine D}$

 

$\text{Les feuilles de plantes vertes : il se}$
$\text{produit une réaction de}$
$\text{photosynthèse lorsque les feuilles}$
$\text{vertes sont exposées à la lumière}$
$\text{solaire}$

2.4.2 Les récepteurs artificiels

$\bullet\ $ Substances chimiques : 
 
chlorure d'argent dans les pellicules photographiques, certains médicaments.
 
$\bullet\  $ cellules photovoltaïques ou plaque solaire
 
 
$\bullet\ $ Autres : les lunettes photosensibles.
 
Source: 
irempt.ucad.sn

Série d'exercices sur Poids d'un corps : relation poids masse - 4e

Classe: 
Quatrième
 

Exercice 1

Compléter ces phrases à trous par les mots ou groupes de mots suivants :
 
intensité ; $g$ ; vertical ; point d'application ; dynamomètre ; altitude; poids ; rectiligne ; proportionnelles ; latitude ; des caractéristiques ; newton ; vectorielle ; $P=mg$ ; le sens ; direction ; vecteur.
 
Dans son voisinage, la terre attire chaque objet ; cette attraction est appelée .......... de l'objet.
 
Dans un même lieu, deux objets distincts peuvent être attirés différemment par la terre. 
 
On dit que le poids d'un objet possède une .............
 
L'intensité du poids s'exprime en ............ et se mesure à l'aide d'un ...........
 
Les objets sont toujours attirés vers le bas par la terre : ceci correspond au ......... du poids.
 
Pendant une chute, une mangue attirée par la terre suit un trajet .......... et ........... ; le poids possède alors une ............
 
L'intensité, le sens et la direction sont ........... ; l'autre caractéristique est .........
 
A cause de ces quatre caractéristiques, le poids est une grandeur ............ ; il est représenté par ..............
 
L'intensité du poids et la masse sont ............ et sont reliées par la relation ..........
 
L'intensité de la pesanteur notée ............ ; elle varie en .......... et en ...........

Exercice 2

Mettre une croix dans la case qui correspond à la bonne réponse :
 
Le poids d'un objet est :
 
$\boxed{\ }$ l'attraction terrestre 
 
$\boxed{\ }$  l'attraction lunaire 
 
$\boxed{\ }$  l'attraction d'un aimant
 
Le déplacement d'un objet du haut vers le bas correspond :
 
$\boxed{\ }$  à la direction du poids 
 
$\boxed{\ }$  à l'intensité du poids 
 
$\boxed{\ }$  au sens du poids
 
L'intensité du poids s'exprime en :
 
$\boxed{\ }$  kilogramme 
 
$\boxed{\ }$  newton 
 
$\boxed{\ }$  mètre
 
L'intensité du poids se mesure avec :
 
$\boxed{\ }$  une balance 
 
$\boxed{\ }$  un rapporteur 
 
$\boxed{\ }$  un dynamomètre
 
L'intensité du poids et la masse d'un objet sont :
 
$\boxed{\ }$  égales 
 
$\boxed{\ }$  opposées 
 
$\boxed{\ }$  proportionnelles
 
La relation entre l'intensité du poids $P$ et la masse $m$ d'un objet est :
 
$\boxed{\ }$  $P=\dfrac{m}{g}$
 
$\boxed{\ }$  $P=m\,g$
 
$\boxed{\ }$  $P=\dfrac{g}{m}$
 
L'intensité de la pesanteur a pour unité :
 
$\boxed{\ }$  $N\cdot kg^{-1}$
 
$\boxed{\ }$  $N\cdot kg$ 
 
$\boxed{\ }$  $N^{-1}\cdot kg$

Exercice 3

L'intensité du poids d'un objet est $P=750\,N.$
 
1) Donner les caractéristiques de ce poids
 
2) Faire la représentation vectorielle du poids de cet objet à l'échelle de $1\;cm$ pour $150\;N.$

Exercice 4

Compléter le tableau suivant en calculant la grandeur qui manque dans chaque colonne :
$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|} \hline P&15\,N&19.6\,daN &&2.4\;kN&46.944\;kN \\ \hline m& &20\,kg&400\,g& &4.8\,t\\ \hline g\left(N\cdot kg^{-1}\right)&10 &&9.81&10 \\ \hline \end{array}$$

Exercice 5

Le poids d'un objet $A$ est représenté par un vecteur de longueur $5\;cm$ à l'échelle de $1\;cm$ pour $30\;N.$
 
1) Calculer l'intensité du poids de $A.$
 
2) Calculer la masse de $A$ si $g=10\,N\cdot kg^{-1}.$

Exercice 6

1) Le poids d'un objet $B$ a pour intensité $840\;N.$ 
 
Il est représenté par un vecteur de longueur $4.2\;cm.$ Quelle est l'échelle utilisée ?
 
2) Un poids d'intensité $2500\;mN$ est représenté par le vecteur ci-dessous.

 

 
Quelle est l'échelle utilisée pour représenter ce poids ?

Exercice 7

1) Calculer l'intensité du poids d'un objet de masse $m=350\,kg$ si $g=10\,N\cdot kg^{-1}.$
 
2) Représenter le poids de cet objet à l'échelle de $1\;cm$ pour $1000\;N.$

Exercice 8

1) En un lieu, l'intensité du poids d'un objet $A$ de masse $6\;kg$ est de $58.74\;N.$
 
2) En ce lieu, un objet $B$ a un poids d.intensité $19.58\;N.$
 
Calculer sa masse.

Exercice 9

Un astronaute a une masse de $70\;kg$ sur terre.
 
1) Quelle est sa masse sur la lune ?
 
2) Calculer l'intensité de son poids sur la lune sachant que l'intensité de la pesanteur lunaire est $g\,L=1.6\,N\cdot kg^{-1}.$

Exercice 10

Le poids d'un objet est représenté par le vecteur ci-dessous :
 
 
 
 
Calculer son intensité si l'échelle utilisée est de $1\;cm$ pour $150\;N.$

Exercice 11 Maitrise de connaissances

Recopier et compléter les phrases suivantes par les mots :
 
$N\cdot Kg^{-1}$, un vecteur, varie, l'origine, $P=m\cdot g$, newton, la Terre, centre de gravité, de haut en bas, verticale, l'attraction.
 
Le poids d'un corps est ......... exercée par ........... sur ce corps. 
 
Le poids d'un corps peut être modélisé par ............ de direction ............ dont le sens est ............. Par convention, on place ............ de ce vecteur au ............ du corps. 
 
La relation entre la valeur du poids $P$ d'un corps et sa masse $m$ s'écrit : ...........
 
L'intensité de la pesanteur $g$ se mesure en .......... dans le système International et ............ avec le lieu.

Exercice 12  Vrai ou Faux

Mettre vrai (V) ou faux (F) devant chaque proposition.
 
1) La direction du poids est oblique.
 
2) le point d'application du poids d'un corps est le centre de gravité de ce dernier.
 
3) la valeur du poids d'un objet se mesure avec une balance.
 
4) la relation entre le poids et la masse est $m=\dfrac{P}{m}.$
 
5) le sens du poids est du bas vers le haut.
 
6) L'ordre de $g$ est de $10\;N\cdot kg^{-1}$

Exercice 13 Utilisation de la bonne unité

Corrige les erreurs observées :
 
-sur une boite de sucre : « Poids net : $1\;Kg$ »
 
-sur une plaque de chocolat : « Masse $125\;g$ »
 
-sur un véhicule utilitaire : « Poids à vide $1520\;Kg$ »

Exercice 14 Relation poids et masse

Un élévateur peut soulever des objets dont le poids ne dépasse pas $5000\;N.$ 
 
Quelle est la masse correspondant à cette charge maximale ? $g=9.8\;N\cdot Kg^{-1}$

Exercice 15 Schématisation

Une boule repose sur un sol horizontal. 
 
La valeur de son poids est de $5\;N.$ 
 
Représente le poids $\overrightarrow{P}$ de la boule. 
 
Échelle : $1\;cm\text{ pour }2\;N.$

Exercice 16 Distinction poids et masse

Fatou a une masse de $60\;Kg.$
 
1) Calcule son poids sur Terre.
 
2) Quelle serait sa masse sur la Lune ?
 
3) Quelle serait son poids sur la Lune ?
 
4) Compare le poids terrestre et le poids lunaire de Fatou.
 
$g=9.8\;N\cdot Kg^{-1}$ sur Terre ; $g=1.6\;N\cdot Kg^{-1}$ sur la Lune.

Exercice 17 Expérimentation

Découpe dans du carton un triangle quelconque et perce trois trous sur son pourtour.
 
Détermine la position du centre de gravité $G$ à l'aide du fil à plomb par la méthode des suspensions.
 
Vérifie que $G$ est à l'intersection des médianes.
 
Place le triangle sur la pointe d'un crayon en veillant à disposer la pointe exactement sous le point $G.$
 
Que constates-tu ?

Exercice 18

Détermine les caractéristiques du poids $\overrightarrow{P}$ de l'objet $A$ représenté ci-contre
 

 

$\begin{array}{c}\blacktriangleright\,\boxed{\text{Correction des exercices}}\end{array}$

 

 

Source: 
irempt.ucad.sn & ADEM

Poids d'un corps : relation poids masse - 4e

Classe: 
Quatrième
 

I- Texte introductif

1. Se promenant dans un verger, Moussa voit tomber des fruits mûrs. Il se pose alors les questions suivantes :
 
Qu'est ce qui fait tomber ces fruits ?
 
$\centerdot\ $ Pourquoi ces fruits ne s'envolent-ils pas ?
 
2. Vous disposez d'un aimant et d'un clou. Placez le clou près de l'aimant.
 
$\centerdot\ $ Qu'observez-vous ?
 
$\centerdot\ $ Comment l'expliquez-vous ?
 
$\centerdot\ $ Ces observations peuvent-elles nous permettre de répondre aux questions de Moussa ?

II- Contenus

Les fruits et les feuilles tombent, car ils sont attirés par la terre. 
 
De même le clou placé près de l'aimant est attiré par ce dernier.

1. Le poids d'un objet

1.1. Mise en évidence du poids d'un objet

La photo 1 montre l'allongement du ressort sous l'action du poids de l'objet.
 
La photo 2 montre la déformation de la tige flexible sous l'action du poids de l'objet

I-2. Définition du poids d'un objet

Le poids d'un objet est l'attraction que la terre exerce sur cet objet.

1.3. Caractéristiques du poids

1.3.1. Droite d'action du poids

Le poids agit suivant une droite verticale appelée droite d'action du poids.

1.3.2. Sens du poids

Après la rupture du fil, l'objet tombe en chute libre suivant la direction du fil.
 
L'action du poids a pour direction celle du fil qui définit la verticale. Son sens est vers le bas.
 
Les objets attirés par la terre partent du haut vers le bas : 
 
On dit que le poids a un sens. 
 
Le sens du poids est du haut vers le bas.
 
 

1.3.3. Point d'application du poids

Pour déterminer, par exemple, le point d'application du poids d'une plaque de forme quelconque, on la suspend par un de ses points et on trace la verticale passant par ce point.
 
On recommence l'expérience pour plusieurs autres points.
 
On observe alors que toutes les verticales tracées sont concourantes à un point $G.$ Le point $G$, point de rencontre des verticales, est le point d'application du poids.
 
 
Ce point $G$ est appelé centre de gravité de la plaque.
 
La plaque tombe toujours du coté où se situe le centre de gravité.
 
Le poids de l'objet agit au centre de gravité.
 
Le centre de gravité est appelé point d'application du poids.

1.3.4. Intensité du poids

 
La photo 1 montre un ressort au bout duquel, on a accroché un plateau vide, on repère la position de l'index à une graduation de 20.9 cm.
 
La photo 2 montre une masse $A$ posée sur le plateau, on repère l'index à 24.3 cm, ce qui correspond à un allongement de 3.4 cm du ressort.
 
La photo 3 montre une masse B double de $A$, posée sur le poids, on repère l'index à 27.7 cm, soit un allongement 6.8 cm.
 
L'objet B provoque un allongement plus important du ressort que celui provoqué par l'objet
 
$A$ : le poids de $B$ est plus intense que le poids de $A.$
 
Le poids d'un objet se caractérise par son intensité qui donne sa valeur numérique.

L'intensité du poids d'un objet se mesure à l'aide d'un appareil appelé dynamomètre.

L'intensité du poids est exprimée en newton dans le système international. Son symbole est $N.$

Photo d'un dynamomètre indiquant le poids d'un objet
 
 
Représentation vectorielle
 
Le poids d'un objet possède quatre caractéristiques :
 
$\rhd$ Sa droite d'action qui est verticale
 
$\rhd$ Son sens qui est du haut vers le bas
 
$\rhd$ Un point d'application : le centre de gravité de l'objet
 
$\rhd$ Son intensité, c'est à dire sa valeur numérique en newtons.
 
On peut représenter sur un schéma ces quatre caractéristiques du poids.

N.B. 

L'intensité est représentée alors par un segment dont la longueur est déterminée selon une échelle.
 
 
Le schéma obtenu est appelé vecteur poids noté $\vec{P}$ : 
 
le poids est une grandeur vectorielle.
 
Schéma d'un dynamomètre vertical

II- Relation entre l'intensité du poids et la masse d'un objet

II-1. Tableau de mesures

On dispose de masses marquées $A\;,\ B\;,\ C\text{ et }D$ de masses respectives $m_{A}\;,\ m_{B}\;,\ m_{C}\text{ et }m_{D}.$ 
 
On mesure les intensités respectives des poids de ces objets à l'aide d'un dynamomètre, puis on complète le tableau suivant :
$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|} \hline \text{Corps}&A&B&C&D\\ \hline \text{Masses}& m_{A}=\ldots & m_{B}=\ldots & m_{C}=\ldots & m_{D}=\ldots\\ \hline \text{Intensité du poids}& P_{A}=\ldots & P_{B}=\ldots & P_{C}=\ldots & P_{D}=\ldots\\ \hline \end{array}$$
 
$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|} \hline \text{Corps}&A&B&C&D\\ \hline \text{Rapport}\dfrac{P}{m}&\ldots &\ldots &\ldots &\ldots\\ \hline \end{array}$$
 
On obtient des résultats sensiblement égaux ; on peut écrire :
 
$\dfrac{P_{A}}{m_{A}}=\dfrac{P_{B}}{m_{B}}=\dfrac{P_{C}}{m_{C}}=\dfrac{P_{D}}{m_{D}}=\text{constante}$
 
La masse et l'intensité du poids sont proportionnelles.
 
Le rapport $\dfrac{P}{m}$ est appelé l'intensité de la pesanteur. 
 
On la note $g.$

II-3. Relation entre le poids et la masse

Le rapport $\dfrac{P}{m}=g$ conduit à la relation suivante : $P=m\,g$
 
L'intensité de la pesanteur $g$ s'exprime en newton par kilogramme $\left( N\cdot kg^{-1}\right)$ dans le système international.

II-4. L'intensité de la pesanteur varie en fonction du lieu.

La masse d'un objet étant constante, l'intensité de son poids dépend du lieu.
 
$\centerdot$ La valeur de $g$ dépend de la latitude et de l'altitude.

Exemple :

$\rhd$ sur la surface de la terre : $g=9.78\,N\cdot kg^{-1}$ à Dakar et $g=9.81\,N\cdot kg^{-1}$ à Paris.

Résumé

Le poids d'un objet est l'attraction exercée par la terre sur cet objet.
 
Le poids possède quatre caractéristiques qui sont :
 
$\rhd$ Sa droite d'action : droite selon laquelle le poids agit. 
 
C'est la verticale du lieu où se trouve l'objet.
 
$\rhd$ Son sens : sens du mouvement que peut provoquer cette attraction. 
 
Son sens est du haut vers le bas
 
$\rhd$ Son point d'application : endroit où le poids s'applique.
 
C'est le centre de gravité de l'objet attiré.
 
$\rhd$ Son intensité : renseigne sur la valeur de cette attraction. 
 
Elle se mesure à l'aide d'un dynamomètre et s'exprime en newton de symbole $N.$
 
Le poids est une grandeur vectorielle. 
 
Il est représenté par un vecteur.
 
L'intensité du poids est proportionnelle à la masse de l'objet.
 
L'intensité du poids est reliée à la masse par la relation : $P=m\,g$

Lecture : La pomme de Newton

Tout le monde connaît l'histoire de la pomme de Newton. 
 
Le jeune savant reçoit sur la tête une pomme, et hop, il en déduit la loi de la Gravitation Universelle !
 
Cette caricature, dont personnellement j'adore la mise en scène sous le crayon de Gotlib, illustre bien le perpétuel éveil de l'esprit scientifique.
 
 
 
En effet, en 1666 et 1667, le jeune bachelier Isaac N. réside à la campagne, loin de Londres où sévit une épidémie de peste entrecoupée d'épisodes de grippe (cette dernière maladie avait déjà tué à Gravesend la jeune Rebecca Rolfe, née Mataoka, plus connue par son surnom amérindien de Pocahontas.
 
Bon, d'accord, ça n'a rien à voir, et c'était en 1616, mais j'avais envie de le dire, c'est tout). 
 
Il découvre les joies des promenades bucoliques et un soir, dans son verger de Woolsthorpe (Lincolnshire), il observe la chute d'une pomme, alors que la Lune brille dans le ciel.
 
Connaissant la nature intrinsèquement proche de ces deux corps, Newton se pose la question :
 
Pourquoi la Lune ne tombe-t-elle pas elle aussi ?
 
La réponse le frappe avec une évidence soudaine : 
 
Bien sûr, la Lune tombe ! Sinon, elle s'éloignerait de la Terre à tout jamais, emportée par sa vitesse.
 
Elle est retenue sur son orbite par une force sans support physique, la gravitation.
 
En quelques instants, la formule est établie, puis peaufinée longuement, pour devenir une phrase bien connue de tous ceux que la physique amuse et de tous ceux que la physique rebute.
 
Cette phrase définissant l'attraction universelle, vous la connaissez ?
 
Mais si, rappelez-vous : "Les autres s'attirent de
façon proportionnelle au produit de leur masse et
inversement proportionnelle au carré de la 
distance qui les sépare."
On peut traduire par une formule donnant la force 
d'attraction mutuelle $F$ qui s'exerce entre les masses
$m_{1}$ et $m_{2}$ séparées de la distance $d.$
 
Dans cette formule, $G$ est une constante universelle, appelée constante de gravitation $\left(\text{valeur }6.672\cdot 10^{-11}N\,m^{2}kg^{-2}\right).$
 
La Terre, masse $5.98\cdot 10^{24}kg$ à une distance (rayon) de 6 378 000 m un terrien moyen, type ascenseur (masse 70 kg) un Airbus, masse 100 000 kg à une distance de 6 000 m
la Lune, masse $7.35\cdot 10^{22}kg$ à une distance de 384 000 000 m Jupiter, masse $1.9\cdot 10^{28}kg$ à une distance de 778 300 000 000 m (demi-grand axe).
 
la formule donne la force exercée sur le terrien par ces différents corps.
 
Terre : $686.572\,N(69.987\,kg)$ « Lâche pas ton béret, Maurice ! »
 
avion : $1.167\cdot 10^{-10}N(0.0000000119\,g)$
 
Lune : $0.00232\,N(0.237\,g)$
 
Jupiter : $1.464\cdot 10^{-4}N(0.0149\,g)$
 

Source: 
irempt.ucad.sn

Série d'exercices sur Grandeurs physiques et mesures - 4e

Classe: 
Quatrième
 

Exercice 1

Compléter le tableau suivant :
$$\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline \text{Grandeurs}&\text{Nom de l'unité}&\text{Symbole de}&\text{Instrument de}\\ \text{physiques}& &\text{l'unité}&\text{mesure}\\ \hline &\text{mètre}& &\\ \hline & & &\text{balance}\\ \hline \text{volume}& & &\\ \hline & &A&\\ \hline \text{temps}& & &\\ \hline & & &\text{thermomètre}\\ \hline \end{array}$$

Exercice 2

1) Compléter le tableau en précisant pour chaque instrument de mesures, la grandeur physique mesurée :
$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|} \hline \text{balance}&\text{chronomètre}&\text{thermomètre}&\text{sablier}&\text{règle}&\text{ampèremètre}\\ & & & &\text{graduée}&\\ \hline & & & & &\\ \hline \end{array}$$
 
2) Indiquer pour chaque instrument de mesure une personne qui a l'habitude de l'utiliser.
$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|} \hline \text{balance}&\text{chronomètre}&\text{thermomètre}&\text{ruban-mètre}&\text{multimètre}&\text{manomètre}\\ & & & & &\\ \hline \end{array}$$

Exercice 3

Classer les mots soulignés ci-dessous dans un tableau à deux colonnes, une pour les grandeurs physiques et l'autre pour les unités.
 
a) La distance entre deux villes se mesure en kilomètres.
 
b) Le volume d'un litre de lait est 1 $dm^{3}.$
 
c) La masse d'un sac de riz est de $50\;kg.$
 
d) La durée du cours de physique est de 2 heures.
 
e) 37 $^{\circ}$C est la température normale du corps humain.

Exercice 4

1) Donner l'écriture scientifique des nombres suivants :
 
a) $178\;m$ ; 
 
b) $15386\;kg$ ; 
 
c) $6000\;W$ ; 
 
d) $0.000876$
 
2) Quel est l'ordre de grandeur des valeurs numériques suivantes :
 
a) $6370$ ; 
 
b) $1.035\cdot 10^{3}$ 
 
c) $2.876\cdot 10 ^{2}$
 
d) $9.554\cdot 10^{-3}$
 
3) Donner les chiffres significatifs des nombres suivants :
 
a) $0.0041$ ; 
 
b) $0.2075$ ; 
 
c) $6.0532890$ ; 
 
d) $0.0000010$

Exercice 5

1) Convertir les masses suivantes :
 
a) $1\;kg\text{ en }g$ 
 
b) $1\;g\text{ en }kg$ 
 
c) $0.9\;hg\text{ en }mg$ 
 
d) $1.8\;kg\text{ en }g$
 
2) Convertir les volumes suivants :
 
a) $25000\;mL\text{ en }hL$ 
 
b) $0.25\;hL\text{ en }L$ 
 
c) $87\;L\text{ en }dL$ 
 
d) $0.03\;L\text{ en }mL$
 
e) $1250\;cm^{3}\text{ en }dm^{3}$ 
 
f) $1.5\;dm^{3}\text{ en }m^{3}$ 
 
g) $1.5\;dm^{3}\text{ en }mL$ 
 
h) $125\;mL\text{ en }dm^{3}.$

Exercice 6

1) Écrire à l'aide d'une puissance de 10, les nombres suivants :
 
a) $0.000000000001$ 
 
b) $100000000$ 
 
c) $1$ 
 
d) $10000$
 
2) Écrire à l'aide d'une puissance de 10, les nombres suivants :
 
a) un milliard b) un millième c) cent mille d) un millionième.
 
3) Exprimer sous la forme d'une puissance de 10, les nombres suivants :
 
a) $10^{5}\times 10^{7}$
 
b) $10^{-11}\times 10^{3}\times 10^{2}$
 
c) $3.1\times 10^{5}+4.8\times 10^{3}$

Exercice 7

1) Parmi les nombres suivants, quels sont ceux écrits en notation scientifique ?
 
a) $5.23\times 10^{12}$
 
b) $0.251\times 10^{3}$
 
c) $72.43\times 10^{-8}$
 
d) $-1.47\times 10^{6}$
 
2) Écrire les nombres suivants en notation scientifique
 
a) $7283$
 
b) $12.47$
 
c) $0.67\times 10^{2}$
 
d) $0.0058$

Exercice 8

Calculer et donner les résultats sous la forme d'une écriture scientifique :
 
a) $150\times 10^{3}\times 8\times 10^{5}$
 
b) $2\times 10^{9}\times 7\times 10^{6}$
 
c) $2\times 10^{3}\times 5\times 10^{-5}$
 
d) $3\times 10^{2}\times 1.2\times 10^{-5}$

Exercice 9

Notre planète est entourée d'une couche d'air dont la plus grande partie est répartie sur une épaisseur d'une dizaine de kilomètres. 
 
On appelle pression atmosphérique la pression qu'exerce cette couche d'air sur les corps à la surface de la Terre. 
 
Le symbole de la pression est $P.$ 
 
La pression atmosphérique est une donnée précieuse pour la météorologie car les mouvements des masses d'air en altitude sont responsables de l'évolution du climat.
 
La mesure de la pression atmosphérique est donc nécessaire pour prévoir les conditions climatiques. L'unité légale de la pression est le pascal $($symbole : $Pa).$ 
 
La pression atmosphérique est mesurée par un appareil de mesure : le baromètre.
 
Certains baromètres sont gradués en hectopascals $($symbole : $hPa)$ ou en millibars $($ symbole : $mbar).$ 
 
D'autres baromètres sont gradués en hauteur de colonne de mercure $($symbole : $mm\,Hg).$
 
1) Quel instrument de mesure est cité dans ce texte ?
 
2) Que mesure cet instrument ?
 
3) Quel est le symbole de la pression ?
 
4) Quelle est l'unité de pression dans le système international ? 
 
Quel est son symbole ?
 
5) Donner les autres unités de pression citées dans le texte. 
 
Donner le symbole de chacune de ces unités.
 
6) Convertir un hectopascal en pascal.
 
7) A part les laboratoires de météorologie, dans quels lieux trouve-t-on des appareils qui permettent de mesurer la pression ? Qui les utilisent ?

Exercice 10

Complète la phrase ci-dessous
 
L'écriture scientifique d'un nombre est donnée par le ......... d'un nombre décimal compris entre $1$ et $10$ par une ............... entière de $10.$

Exercice 11 Conversion d'unités

Effectuer des conversions suivantes
 
1) $3\;km=\ldots dam=\ldots m=\ldots mm$
 
2) $1.5\;dm=\ldots m=\ldots mm$
 
3) $62\;g=\ldots mg=\ldots kg=\ldots t$
 
4) $4.2\;dm^{3}=\ldots cm^{3}=\ldots ml$
 
5) $0.9\;hl=\ldots m^{3}=\ldots l=\ldots cm^{3}$
 
6) $1.3\cdot 10^{-6}km^{2}=\ldots m^{2}=\ldots dm^{2}=\ldots mm^{2}$

Exercice 12 Chiffres significatifs

1) Cite les critères qui définissent un chiffre significatif.
 
2) Donne le nombre de chiffres significatifs des valeurs suivantes
 
a) $0.08\;m$
 
b) $5.02\;m$
 
c) $0.50\;m$
 
d) $5.00\;m$

Exercice 13 Chiffres significatifs et notation scientifique

Les données ci-dessous correspondent à des résultats de mesure de longueur exprimés en mètre.
$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|} \hline A&B&C&D&E&F\\ \hline 5.43&58.0&1200&0.0005&4804.02&20.300\\ \hline \end{array}$$
 
1) Donne le nombre de chiffres significatifs pour chaque mesure.
 
2) Exprime ces données en notation scientifique.

Exercice 14 Se servir du double-décimètre

Une longueur est mesurée avec une règle graduée en $cm.$
 
1) Choisis l'écriture correcte de la valeur mesurée.
 
a) $13.00\;cm$
 
b) $13.0\;cm$
 
c) $13.000\;cm$
 
d) $13\;cm$
 
2) Donne une explication au rejet de chacune des autres valeurs.

Exercice 15 Précision d'une mesure

Les écritures du résultat de la mesure d'une longueur sont notées ci-dessous.
 
1) Entoure la lettre qui correspond à la mesure la plus précise
 
a) $15.2\;cm$
 
b) $0.152\;m$
 
c) $152\;mm$
 
d) $152.0\;mm$
 
e) $152\cdot 10^{-3} m$
 
2) Sur quoi peut-on s'appuyer pour justifier ce choix ?

Exercice 16 Précision d'un calcul à partir de valeurs mesurées

Les mesures des dimensions de deux champs rectangulaires ont donné les résultats suivants :
 
$\centerdot$ Champ 1 : $L_{1}=121.9\;m\text{ et }l_{1}=65.0\;m$
 
$\centerdot$ Champ 2 : $L_{2}=1.46\;m\text{ et }l_{2}=0.78\;m$
 
1) Calcule les aires $A_{1}\text{ et }A_{2}$ des surfaces correspondantes en respectant le nombre de chiffres significatifs.
 
2) Calcule les périmètres correspondants.

Exercice 17 Disque circulaire

Le périmètre d'un disque circulaire de rayon $R$ est donné par $C=2\pi R$ et l'aire de sa surface a pour l'expression $A=\pi R^{2}.$
 
Un disque circulaire à un diamètre $D=20.0\;cm$
 
1) Détermine son périmètre.
 
2) Calcule l'aire de sa surface.

Exercice 18 Détermination de volume

1) Indique la valeur de chaque volume (en mL) mesuré ci-dessous.
 
 
 
2) Représente dans chaque cas le volume indiqué à l'aide d'un trait horizontal.
 

Source: 
irempt.ucad.sn & adem

Grandeurs physiques et mesures - 4e

Classe: 
Quatrième
 

I- Texte introductif : portrait d'un professeur

M. Fall est un homme élancé, mince, léger, solide, lent dans ses déplacements             
et lucide. Il a des yeux vifs qui peuvent détecter rapidement les élèves turbulents. 
Il est beau et très sympathique. C'est un bon professeur.                                                                                                                                                                              

Questions :

1) Relevez dans le texte les traits physiques et les caractères du professeur.
 
2) Parmi ces éléments de description, indiquer ceux qu'on peut mesurer.
 
3) Préciser alors le nom de l'instrument qu'on peut utiliser pour mesurer chacun des éléments cités à la deuxième question
 
Parmi les caractères et les traits physiques du professeur, certains peuvent être mesurés alors que d'autres relèvent d'une appréciation ou jugement de valeur.

II- Contenus

1. Grandeurs physiques

1.1 Définition

Une grandeur physique est une propriété d'un phénomène qui peut être déterminée par la mesure ou le calcul.

Exemples :

La longueur, la masse, la durée, le volume, la vitesse, les angles ... sont des grandeurs physiques.

1.2 Mesure d'une grandeur physique et unités de mesure

Mesurer une grandeur physique c'est la comparer à une autre de même nature prise comme unité.
 
L'objet ou la grandeur de comparaison, ou de référence, est appelé étalon. 
 
Chaque grandeur possède une unité.
 
Le tableau ci-dessous donne des exemples de grandeurs physiques, leur unité dans le système international ainsi que quelques instruments de mesure.
$$\begin{array}{|l|l|l|} \hline \text{Grandeurs physiques}&\text{Unités du système}&\text{Instruments de mesure}\\ &\text{international}&\\ \hline \text{Nom}&\text{Nom              |  Symbole}&\\ \hline \text{Longueur}&\text{mètre            |  m}&\text{règle graduée}\\ \hline \text{Masse}&\text{kilogramme  |  kg}&\text{balance}\\ \hline \text{Temps}&\text{seconde         |  s}&\text{montre, chronomètre}\\ \hline \text{Intensité d'un courant électrique}&\text{ampère         |  A}&\text{ampèremètre}\\ \hline \text{Volume}&\text{mètre cube} \ \ \ | m^{3}&\text{burette, éprouvette graduée}\\ \hline \end{array}$$
 
On exprime alors la grandeur physique par un nombre généralement accompagné d'une unité de mesure.

Exemple :

On mesure la taille du professeur en la comparant à l'unité de longueur, le mètre.
 
Dire que la taille du professeur est $1.8\,m$ signifie qu'elle est $1.8$ fois le mètre.
 
Les unités ont été choisies selon des accords internationaux et constituent les unités du système international ou unité SI.
 
Une unité SI est parfois trop grande ou trop petite pour être d'une utilisation simple.
 
On a donc créé les multiples et les sous multiples, on les utilise en plaçant des préfixes devant l'unité.
 
Tableau des principaux multiples et sous multiples
$$\begin{array}{|c|c|} \hline \text{multiples}&\text{sous-multiples}\\ \hline \text{kilo (k)|hecto (h)|déca (da)}&\text{déci (d)|centi (c)|milli (m)}\\ \hline \end{array}$$
 
Dans la vie courante, les grandeurs sont parfois exprimées en d'autres unités appelées unités usuelles et qui sont souvent des multiples ou sous multiples de l'unité du système international.
 
Le tableau en donne quelques exemples.
$$\begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{Grandeurs physiques}&\text{Nom de l'unité}&\text{Symbole de l'unité}\\ \hline \text{Longueur}&\text{kilomètre}&km\\ \hline \text{Surface}&\text{hectare}&ha\\ \hline \text{Volume}&\text{litre}&L\\ \hline \text{Temps}&\text{heure}&h\\ \hline \text{Angle}&\text{degré}&\circ\\ \hline \text{Masse}&\text{tonne}&t\\ \hline \text{température}&\text{degré Celsius}&^{\circ}C\\ \hline \end{array}$$

1.3 Incertitude d'une mesure

Dans une classe, le professeur choisit dix élèves pour mesurer la longueur du tableau avec le même instrument. 
 
Les résultats obtenus sont regroupés dans le tableau ci dessous.
$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline \text{Nom élève}&\text{Moustapha}&\text{Alioune}&\text{Jean}&\text{Fatou}&\text{Adama}&\text{Awa}&\text{Henry}&\text{Ousmane}&\text{Cheikh}&\text{Karim}\\ \hline \text{Longueur (m)}&5&4.95&5.12&5&4.97&5.05&5&4.98&5.1&5\\ \hline \end{array}$$
 
Avec le même instrument de mesure, les élèves ont obtenu des résultats différents. 
 
La longueur exacte du tableau n'est donc pas connue : on dit qu'il y a une incertitude sur la mesure.
 
Toute mesure en physique est entachée d'incertitudes.

2. Présentation du résultat d'une mesure

2.1 Chiffres significatifs

Les valeurs numériques en Sciences Physiques résultent de mesures et sont donc connues avec une incertitude liée au dispositif expérimental.
 
Le dernier chiffre d'une valeur numérique donne une indication sur la précision avec laquelle cette valeur a été mesurée ou calculée : 
les chiffres utiles qui mesurent la grandeur physique, sont dits significatifs.

Exemple : 

La longueur d'un mur vaut $5.12\,m.$ 
 
La mesure est faite au centième de mètre près :
 
on dit que le résultat est présenté avec $3$ chiffres significatifs Si le résultat est $5.1\,m$, la précision est égale au dixième de mètre : 
 
on dit que le résultat est présenté avec $2$ chiffres significatifs.
 
On appelle chiffres significatifs d'une valeur numérique tous les chiffres autres que les zéros $« 0 »$ placés à gauche du nombre.

Exemples :

$\centerdot\ $ $0.08\,m$ : un seul chiffre significatif, le $8$ : la valeur exacte est comprise entre $0.07\,m$ et $0.09\,m.$
 
$\centerdot\ $ $5.00\,m$ : trois chiffres significatifs : la valeur exacte est comprise entre $4.99\,m$ et $5.01\,m.$
 
$\centerdot\ $ $5.0\,m $: deux chiffres significatifs : la valeur exacte est comprise entre $4.9\,m$ et $5.1\,m.$
 
$\centerdot\ $ $5\,m$ : un chiffre significatif : la valeur exacte est comprise entre $4\,m$ et $6\,m.$

2.2 La notation scientifique

La notation scientifique est la façon la plus satisfaisante de présenter une valeur numérique.
 
On écrit le premier chiffre différent de $« 0 »$, suivi d'une virgule puis des autres chiffres et de la puissance de $10$ convenable de la forme $a\times 10^{n}$
 
Avec « $a$ » : un nombre décimal ayant un seul chiffre non nul avant la virgule. « $a$ » est appelé mantisse.

Exemple :

La salle de classe a une forme rectangulaire. 
 
Sa longueur est $L=0.5\,m$ et sa la largeur est $l=7.2\,m.$
 
Calculer la surface de la salle et exprimer le résultat en notation scientifique.
 
$S=L\times l=10.5\times 7.2=75.6 m^{2}=7.56\cdot 10^{1} m^{2}$

3. Multiplication d'un nombre par une puissance de $10$

3.1 Pour tout nombre entier positif $n$ :

$\centerdot\ 10^{n}=10\times 10\times 10\times\ldots\times 10\ (n\text{ facteurs})=1000\ldots 0\ (n\text{zéros})$ ;
 
$\centerdot\ 10^{-n}=0.00\ldots 01\ (n\text{ zéros en tenant compte du zéro avant la virgule, le dernier chiffre étant 1})$ ;
 
$\centerdot\ 10^{0}=1$ ;

3.2 Multiplier un nombre par $10^{n}$

Revient à décaler la virgule de $n$ rangs vers la droite (on complète par des zéros si nécessaire).

3.3 Multiplier un nombre par $10^{-n}$

Revient à décaler la virgule de $n$ rangs vers la gauche (on complète par des zéros si nécessaire).
 
Source: 
irempt.ucad.sn

Série d'exercices sur l' Introduction aux sciences physiques - 4e

Classe: 
Quatrième
 

Exercice 1

Compléter les phrases suivantes :
 
Une transformation qui ne change pas la nature des corps est un phénomène ........
 
Un phénomène chimique est une transformation qui ......... la nature des corps.
 
Les solides, les liquides et les gaz sont les différents ........ de la matière.
 
Les corps qu'on peut saisir sont des ........ les autres sont des ........ ou des ........
 
Lorsqu'un corps passe d'un état physique à un autre état, il subit un ....... d'état.
 
Le passage de l'état solide à l'état liquide est appelé ........
 
La sublimation est le passage de l'état ....... à l'état .......

Exercice 2 

Cocher la bonne réponse.
$$\begin{array}{|l|l|l|} \hline &\text{Phénomène physique}&\text{Phénomène chimique}\\ \hline \text{1. Combustion du bois}& &\\ \hline \text{2. Fusion de la glace}& &\\ \hline \text{3. Cuisson d'un oeuf}& &\\ \hline \text{4. Lumière d'une lampe à}& &\\ \text{incandescence}& &\\ \hline \text{5. Lumière d'une bougie}& &\\ \hline \text{6. Dissolution du sucre}& &\\ \hline \text{7. La digestion d'un aliment}& &\\ \hline \text{8. Le déplacement d'un objet}& &\\ \hline \end{array}$$

Exercice 3 

L'intrus
 
Dans chacun des groupes suivants, trois éléments correspondent au même phénomène.
 
1) Quel est ce phénomène ?
 
2) Trouver l'intrus dans chaque groupe.
$$\begin{array}{|l|l|} \hline \text{Groupe 1}&\text{Groupe 2}\\ \hline \text{1. Attraction des clous en fer par l’aimant.}&\text{1 .Maturation des fruits}\\ \text{2. Chute d'un fruit mur}&\text{2. Variation de la température d'un corps}\\ \text{3. Changent de couleurs des feuilles vertes des arbres.}&\text{3. Formation de la rouille}\\ \text{4. La dilatation d’un corps chauffé}&\text{4. Cuisson des aliments}\\ \hline \end{array}$$

Exercice 4 

Technique de construction des bâtiments.
 
Écartement entre les murs du bâtiment (photo 1) et entre les barres (photo 2). 
 
Expliquer cette prévision des techniciens.
 
Photo 1                                                                               Photo 2

Exercice 5 

Changements d'état physique
 
$\centerdot$ Le camphre est un insecticide solide blanc utilisé contre les cafards. 
 
Placé dans une armoire, son odeur s'y répand et on constate que son volume diminue progressivement.
 
$\centerdot$ Les désodorisants solides embaument les salles de bain et leur volume diminue aussi.
 
$\centerdot$ Le linge exposé au soleil ainsi que le tableau mouillé deviennent secs.
 
Pour chaque corps cité dans le texte ci-dessus, précisez la transformation qui s'est produite.

Exercice 6

Le cycle de l'eau
 
Commenter les différentes transformations que subit l'eau dans ce cycle.

Exercice 7

Cite les critères qui permettent de distinguer un phénomène physique d'un phénomène chimique.

Exercice 8 phénomènes physiques et phénomènes chimiques.

Classe dans les deux colonnes du tableau ci-dessous les phénomènes ci-dessous en phénomène physique et phénomène chimique.
 
$\centerdot$ L'attraction des morceaux de fer par un aimant
 
$\centerdot$ le pourrissement d'un fruit
 
$\centerdot$ l'action de l'air marin sur les objets en fer
 
$\centerdot$ la transformation du lait frais en lait caillé
 
$\centerdot$ la formation de l'arc-en-ciel
 
$\centerdot$ la dilatation d'une barre de fer
 
$\centerdot$ la combustion du charbon de bois
 
$\centerdot$ l'ébullition de l'eau
 
$\centerdot$ la mise en mouvement d'un ballon de basket
 
$$\begin{array}{|c|c|} \hline \text{Phénomène physique}&\text{Phénomène chimique}\\ \hline &\\ \hline &\\ \hline &\\ \hline &\\ \hline \end{array}$$

Exercice 9

Relève dans les récits suivants les phénomènes chimiques et les phénomènes physiques.
 
Préparation du café
 
Fatou verse de l'eau dans la casserole placée sur la cuisinière, puis allume le gaz. Elle chauffe l'eau pendant quelques minutes. 
 
Quand l'eau commence à bouillir, elle y dissout quelques morceaux de sucre et du café en poudre.
 
Une ménagère imprudente
 
Une ménagère allume un feu de bois. Elle pose sur le feu une marmite contenant de l'huile et laisse chauffer pendant quelques minutes. 
 
Un peu distraite, l'huile commence à bouillir. 
 
Elle soulève le couvercle et la vapeur d'huile s'enflamme.

Exercice 10 États de la matière

Précise l'état physique de la matière dans chacun des cas ci-dessous.
 
1) La matière est fluide.
 
2) Elle peut fondre.
 
3) Elle coule.
 
4) Elle est expansible.
 
5) Elle se vaporise.
 
6) Elle prend la forme du récipient qui la contient.

Exercice 11

Réponds par vrai (V) ou faux(F) aux affirmations suivantes
 
1) L'ébullition est le passage de l'état liquide à l'état vapeur.
 
2) Au cours d'un changement d'état, la température d'un corps varie.
 
3) La sublimation est le passage de l'état gazeux à l'état liquide.
 
4) Au-dessus de $100^{\circ}C$ tous les corps sont à l'état gazeux.
 
5) Certains corps solides peuvent passer directement de l'état solide à l'état gazeux.
 
6) La buée d'eau correspond à l'état gazeux.
 
7) Aucun corps ne peut bouillir en dessous de $100^{\circ}C.$

Exercice 12 Changements d'état

Recopie les schémas et complète-les en écrivant l'état physique dans la case vide et le changement d'état correspondant à la flèche.
 

Exercice 13 Des phénomènes familiers

1) Dans la chambre froide du réfrigérateur, on trouve du givre.
 
Quelle transformation a eu lieu ?
 
2) Le matin tu observes la rosée sur la vitre de la fenêtre ? 
 
Comment s'est-elle formée ? 
 
Comment disparaît-elle ?
 
3) Ali verse de l'alcool sur sa peau et constate qu'il disparait très vite ; ce qui n'est pas le cas pour l'eau. 
 
Quelle est la nature de la transformation qui a eu lieu. 
 
Propose une explication du phénomène.
 
4) Pendant la pluie, Nafi s'enferme dans sa voiture. 
 
A l'intérieur du véhicule, de la buée se forme sur les vitres. 
 
D'où provient cette buée ? 
 
Comment est-elle apparue ?
 
5) Le camphre est un insecticide solide, de couleur blanche ; il est utilisé contre les cafards. 
 
Placé dans une armoire, son odeur s'y répand et il disparaît totalement au bout de quelques jours.
 
Nomme la transformation subie par le camphre. 
 
Justifie.

                                                     Le schéma ci-dessous représente le cycle de l'eau.

 Décris le trajet suivi par l'eau depuis les océans, en précisant les différentes transformations qu'elle subit.

$\begin{array}{c}\blacktriangleright\,\boxed{\text{Correction des exercices}}\end{array}$


 
 
Source: 
irempt.ucad.sn & ADEM

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