Physique

Solution des exercices : La calorimétrie 3e

Classe: 
Troisième
 

Exercice 1  

Calculons la quantité de chaleur fournie à cette eau.
 
On a : $Q=mc\Delta t=mc(T_{f}-T_{i})$
 
A.N : $Q=300\;10^{-3}\times 4180(100-20)=100320\;j$
 
Donc, $$\boxed{Q=100.32\;kj}$$

Exercice 2 

1) Trouvons la chaleur massique de cette huile.
 
On a :  $Q=mc\Delta t$
 
donc, $c=\dfrac{Q}{m\Delta t}$
 
A.N : $c=\dfrac{20000}{250\;10^{-3}\times 40}=2000$
 
Ainsi, $$\boxed{c=2000\;j.kg^{-1}.^{\circ}C^{-1}}$$
 
2) Trouvons sa température initiale
 
On a : $\Delta t=T_{f}-T_{i}$
 
alors, $T_{i}=T_{f}-\Delta t$
 
A.N : $T_{i}=70-40=30$
 
Donc, $$\boxed{T_{i}=30\;^{\circ}C}$$

Exercice 3 

Pour obtenir une boisson lactée tiède, Mactar réalise le mélange schématisé ci-dessous.

 

 
1) Trouvons la quantité de chaleur perdue par le lait chaud.
 
On a : $Q_{1}=m_{1}c_{1}\Delta t=mc(T_{f}-T_{i_{1}})$
 
A.N : $Q_{1}=50\;10^{-3}\times 4000(T_{f}-70)=200(T_{f}-70)$
 
Donc, $$\boxed{Q_{1}=200T_{f}-14000}$$
 
2) Trouvons la quantité de chaleur reçue par l'eau froide.
 
On a : $Q_{2}=m_{2}c_{2}\Delta t=mc(T_{f}-T_{i_{2}})$
 
A.N : $Q_{2}=200\;10^{-3}\times 4180(T_{f}-20)=836(T_{f}-20)$
 
Donc, $$\boxed{Q_{2}=836T_{f}-16720}$$
 
3) Trouvons la température de la boisson lactée tiède.
 
A l'équilibre on a : $Q_{1}+Q_{2}=0$
 
alors,
 
$\begin{array}{rcl} 200T_{f}-14000+836T_{f}-16720&=&0 \\(200+836)T_{f}-14000-16720&=&0 \\1036T_{f}-30720&=&0 \\1036T_{f}&=&30720 \\T_{f}&=&\dfrac{30720}{1036}\ =\ 29.65\end{array}$
 
Ainsi, $$\boxed{T_{f}=29.65\;^{\circ}C}$$
 
Auteur: 
Aliou ndiaye

Série d'exercices sur la Propagation rectiligne de la lumière-4e

Classe: 
Quatrième
 

Exercice 1 Contrôle de connaissances

Recopie et complète les phrases suivantes par les mots suivants : opaque, transparent, rectiligne, et translucide.
 
Dans un milieu transparent et homogène la lumière se propage de façon$\ldots\ldots$
 
Un milieu$\ldots\ldots$laisse passer une partie de la lumière mais ne permet pas de distinguer les corps qui émettent cette lumière. 
 
Un objet éclairé par une source placé derrière un écran$\ldots\ldots$peut être distingué nettement. Un milieu$\ldots\ldots$ne peut être traversé par la lumière.

Exercice 2

Recopie et complète le tableau par « OUI » ou « NON »
$$\begin{array}{|l|c|c|c|} \hline \text{Corps}&\text{Transparent}&\text{Translucide}&\text{Opaque}\\ \hline \text{Eau}& & &\\ \hline \text{Bois}& & & \\ \hline \text{Papier huilé}& & &\\ \hline \text{Vitre non}& & &\\  \text{teintée}& & &\\ \hline \text{Huile}& & &\\ \hline \text{Lait}& & &\\ \hline \text{Paupière}& & &\\ \hline \end{array}$$

Exercice 3

En $1850$, Léon Foucault, astronome et physicien français du $19^{ème}$ siècle, démontre que la lumière se déplace moins vite dans l'eau puis, $12\text{ ans}$ plus tard, il évalue que la vitesse de la lumière dans l'air est d'environ de $300000\text{ kilomètres}$ par seconde avec une précision très satisfaisante.
 
1) Calcule le temps mis par la lumière pour parcourir un mètre dans l'air
 
2) Détermine la distance parcourue par la lumière pendant une année dans l'air
 
Que représente cette longueur
 
3) Le soleil se trouve à environ $150000000\;km$ de la terre. 
 
Calcule le temps que la lumière émise par le soleil met pour nous parvenir sur la terre

Exercice 4

Un objet $AB$ est devant une chambre noire.
 
Reproduis le schéma et trace les rayons lumineux partant de $A\ $ et $\ B$ et pénétrant dans la chambre noire
 
 

Exercice 5

Nomme les types de faisceaux lumineux $A\;,\ B\ $ et $\ C.$
 
 

Exercice 6

Annote chacune des figures 1 et 2 en donnant la signification des numéros indiqués.
 

 


 

Exercice 7

On éclaire un écran $E$ à l'aide d'une source lumineuse étendue.
 
1) Représente la source lumineuse étendue et le faisceau lumineux.
 
2) Une boule opaque est placée dans le faisceau lumineux précédent. 
 
Représente son ombre propre, sa pénombre propre, son ombre portée et sa pénombre portée.
 
3) En t'inspirant du schéma précédent, explique, schéma à l'appui le phénomène de l'éclipse de Soleil.

Exercice 8

1) Reproduis la figure 1 et trace les faisceaux lumineux, de la source ponctuelle jusqu'à l'écran, puis représente l'ombre propre et l'ombre portée de la sphère
 
 
2) La source ponctuelle est maintenant remplacée par une source étendue ; on obtient la figure 2
 
Reproduis la figure, puis représente l'ombre propre de l'objet, son ombre portée, le cône d'ombre et la pénombre portée.
 
 

Exercice 9

Dans le schéma ci-contre sont représenté le Soleil, la Terre et la Lune
 
Le Soleil et la Lune sont deux sources de lumière.
 
1) Précise la source primaire et la source secondaire
 
2) Reproduis en représentant les parties de la terre dans le jour et dans la nuit.
 
3) Reproduis et représente les parties de la terre dans le jour, dans la nuit et celles dans le clair de lune.
 
 

Exercice 10

Explique par écrit, à ton ami Mamadou :
 
1) L'éclipse de Soleil.
 
2) L'éclipse de Lune.
 
1.Le 27 septembre, lors d'une éclipse lunaire, votre grand-mère dit que « la lune a été attrapée », les populations organisent des séances de prières pour sa « libération ».
 
En vous appuyant sur vos connaissances sur la propagation rectiligne de la lumière, rassurez votre grand-mère en lui expliquant, schémas à l'appui, en quoi consiste le phénomène de l'éclipse lunaire.
 
2.Thalès, mathématicien grec (625-546 av. J.C.), avait étonné le pharaon en calculant la hauteur de la Grande Pyramide d'Égypte. 
 
Un piquet de hauteur $H_{1}=1\;m$ avait été planté dans le sol, près de la Grande Pyramide (voir figure). 
 
ombre portée mesurait $L_{1}=1.60\;m.$ L'ombre portée, sur le sol, de la Grande Pyramide avait pour longueur $L_{2}=119\;m.$
 
Détermine sa hauteur $H_{2}$, sachant que cette pyramide a une base carrée de côté $c=229\;m\ ?$
 

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

 

 

 
Source: 
adem

Programmation rectiligne de la lumière-4e

Classe: 
Quatrième
 

Objectifs du chapitre

$-\ $ Identifier des milieux transparents, translucides et opaques.
 
$-\ $ Expliquer la formation des ombres et des pénombres.
 
$-\ $ Expliquer le phénomène d'éclipse.

Activités

Activité 1

1.1 Deux cartons opaques percés chacun d'un petit trou, une torche allumée et un écran sont disposés comme indiqué sur le schéma.
 
Qu'observe-t-on sur l'écran ?
 
1.2 les deux trous et la torche ne sont pas alignés.
 
Qu'observe-t-on sur l'écran ?
 
1.3 Conclusion
 
 

Activité 2 Expérimente à la maison

Colle du papier huilé bien tendu sur l'ouverture d'un pot de café vide ; perce un très petit trou sur la face opposée à l'ouverture ; oriente le trou vers un objet tel qu'une bougie allumée ;
 
2.1 Décris ce que tu observes sur le papier huilé.
 
2.2 Interprète.
Source: 
adem

Série d'exercices sur l'Introduction à l'électricité-4e

Classe: 
Quatrième
 

Exercice 1 Maitrise de connaissances

Recopie et complète les phrases suivantes :
 
Un circuit électrique dont tous les dipôles sont branchés les uns à la suite des autres est un circuit $\ldots\ldots$
 
A l'extérieur du générateur, le courant circule de la borne $\ldots\ldots$ à la borne $\ldots\ldots$
 
L'effet $\ldots\ldots$ et l'effet $\ldots\ldots$ dépendent du sens du courant électrique alors que l'effet $\ldots\ldots$ est indépendant du sens du courant électrique.

Exercice 2  Sens conventionnel du courant

Reproduis ces circuits électriques puis indique par une flèche le sens du courant :
 
 

Exercice 3 Type de circuit

Précise le type de montage de chaque circuit.
 
 

Exercice 4 Symbole normalisé

Représente les symboles normalisés des dipôles suivants :
$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline \text{Dipôle}&\text{Pile}&\text{Lampe}&\text{Electrolyseur}&\text{Fil de}&\text{Interrupteur}&\text{Interrupteur}&\text{Moteur}\\ & & & &\text{connexion}&\text{fermé}&\text{ouvert}&\\ \hline \text{Symbole}& & & & & & &\\ \text{normalisé}& & & & & & &\\ \hline  \end{array}$$

Exercice 5 Schématisation d'un circuit

Schématise un circuit électrique en série comportant un générateur, un moteur, une lampe et un interrupteur. 
 
Indique le sens du courant.

Exercice 6 Schématisation d'un montage

Schématise le montage suivant (l'interrupteur est fermé) :
 
 

Exercice 7 Maitrise de connaissances 

Recopie et complète les phrases suivantes :
 
L'intensité du courant électrique se mesure à l'aide d'un $\ldots\ldots$ qui se branche toujours en $\ldots\ldots$ dans un circuit électrique. 
 
L'intensité du courant électrique est la $\ldots\ldots$ en tout point d'un circuit série. L'intensité d'un courant électrique se mesure en $\ldots\ldots$ de symbole $\ldots\ldots$
 
Dans un circuit en dérivation, l'intensité du courant électrique dans la branche principale est égale à la $\ldots\ldots$ des intensités des courants électriques dans les branches dérivées.
 
La tension électrique aux bornes d'un dipôle se mesure à l'aide d'un $\ldots\ldots$ qui se branche toujours en $\ldots\ldots.$ L'unité de tension est le $\ldots\ldots$ de symbole $\ldots\ldots$

Exercice 8 Conversion

Recopie et complète :
 
a) $0.420\;A=\ldots\ldots mA$
 
b) $2.6\;mA=\ldots\ldots A$
 
c) $7.5\cdot 10^{-2}V=\ldots\ldots mV$
 
d) $50\;mV=\ldots\ldots V$
 
e) $1.5\;A=\ldots\ldots mA$
 
f) $100\;mV=\ldots\ldots V$
 
g) $6.68\cdot 105\;mV=\ldots\ldots V$
 
h) $7.32\;kV=\ldots\ldots V$

Exercice 9 Ordre de grandeur d'intensité électrique

Reproduis le tableau et associe chaque système à l'ordre de grandeur de l'intensité électrique.
$$\begin{array}{|l|}\hline\text{système}\\ \hline\text{Fer à repasser}\\ \hline\text{Ampoule à incandescence}\\ \hline\text{Démarreur d'automobile}\\ \hline\text{DEL}\\ \hline\text{Eclair}\\ \hline\end{array}\qquad\begin{array}{|l|}\hline\text{Ordre de grandeur}\\ \hline 100\;A\\ \hline 10\;mA\\ \hline 1\;A\\ \hline 100\;mA\\ \hline 10000\;A\\ \hline\end{array}$$

Exercice 10 Ordre de grandeur de tension électrique

Reproduis le tableau et associer chaque système à l'ordre de grandeur de la tension électrique.
$$\begin{array}{|l|}\hline\text{système}\\ \hline\text{Pile du commerce}\\ \hline\text{Batterie d'accumulateur}\\ \hline\text{Réseau de distribution SENELEC}\\ \hline\text{Foudre}\\ \hline\end{array}\qquad\begin{array}{|l|}\hline \text{Ordre de grandeur}\\ \hline 220\;V\\ \hline 1.5\;V\;;\ 4.5\;V\;;\ 9\;V\\ \hline 5\cdot 10^{5}\;KV\\ \hline 12\;V\;;\ 24\;V\\ \hline\end{array}$$

Exercice 11 Circuit électrique série

Schématise un circuit électrique en série comportant un générateur, un moteur, une lampe, un interrupteur et un ampèremètre.

Exercice 12 Circuit électrique dérivé

1) Schématise un circuit électrique comportant :
 
-un générateur ;
 
-deux lampes $L_{1}$ et $L_{2}$ en dérivation ;
 
-trois ampèremètres permettant de mesurer l'intensité $I$ du courant principal et les intensités $I_{1}$ et $I_{2}$ des courants dérivés.
 
2) Complète le schéma en ajoutant un voltmètre $V_{1}$ permettant de mesurer la tension aux bornes de $L_{1}$ et un voltmètre $V_{2}$ permettant de mesurer la tension aux bornes du générateur. 
 
Indique sur chaque voltmètre la borne $V$ et la borne COM.

Exercice 13 Choix d'un calibre

Un ampèremètre possède les calibres suivants :
 
$2\;mA\;;\ 20\;mA\;;\ 200\;mA\;;\ 2\;A$
 
Indique, dans chaque cas, le calibre le mieux adapté pour mesurer des intensités de l'ordre de :
 
1) $50\;mA$ ; 
 
2) $1.5\;A$ ; 
 
3) $15\;mA.$

Exercice 14 Lecture sur un ampèremètre

Un ampèremètre possède cinq calibres : $5\;A\;;\ 1\;A\;;\ 0.1\;A\;;\ 10\;mA\;;\ 5\;mA.$
 
Son cadran est gradué de 0 à 100.
 
Recopie et complète le tableau suivant.
$$\begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{Calibre}&\text{Division sur laquelle}&\text{Intensité}\\ &\text{s'immobilise}&\\ &\text{l'aiguille}&\\ \hline 5\;A&20&\\ \hline 5\;A&60&\\ \hline 5\;A&45&\\ \hline 1\;A&50&\\ \hline 1\;A& &0.75\\ \hline 0.1\;A&60&\\ \hline 0.1\;A& &0.04\;A\\ \hline 10\;mA&32&\\ \hline 10\;mA& &7.8\;mA\\ \hline 5\;mA&50&\\ \hline 5\;mA& &4\;mA\\ \hline \end{array}$$

Exercice 15 Loi des nœuds

On considère le montage ci-contre
 
1) Indiquer le sens des courants $I$, $I_{1}$ et $I_{2}$ dans la branche principale et dans les lampes $L_{1}$ et $L_{2}.$
 
2) Le générateur débite un courant d'intensité 0.54 A ; l'intensité dans $L_{1}$ vaut 0.32 A. 
 
Quelle est l'intensité du courant dans $L_{2}$ ?
 
 

Exercice 16 Loi de l'unicité

On considère le circuit schématisé ci-contre.
 
1) Reproduis le schéma en indiquant le sens du courant dans ce circuit ?
 
2) Si on permute la lampe et le moteur M, la lampe va-t-elle moins briller ? Pourquoi ?
 
3) On désire connaître l'intensité du courant dans ce circuit. Schématise le montage qui convient.
 
 

Exercice 17 Loi de la tension

On considère le montage schématisé ci-dessous.

 

 
La tension mesurée par le voltmètre$ V_{1}$ est : $U_{1}=6V.$
 
1) Qu'indique le voltmètre $V_{2}$
 
2) Que vaut la tension entre les bornes de la lampe $L_{1}$ ?

Exercice 18

1) Établis une liste de cinq appareils électriques utilisés à la maison.
 
2) Quelle est la tension de fonctionnement de ces appareils ?
 
3) Explique pourquoi ces appareils sont branchés en dérivation plutôt qu'en série ?
 
4) Il arrive souvent que dans nos maisons plusieurs appareils soient branchés sur une multiprise.
 
Explique le dangereux lié à ce fait.

Exercice 19

On désire expliquer le fonctionnement du dispositif appelé « va - et - vient » schématisé ci-dessous :

 

 
1) La lampe brille-t-elle lorsque :
 
a) l'interrupteur K est à la position 1 et l'interrupteur K' à la position 3 ?
 
b) l'interrupteur K est à la position 1 et l'interrupteur K' à la position 4 ?
 
c) l'interrupteur K est à la position 2 et l'interrupteur K' à la position 3 ?
 
d) l'interrupteur K est à la position 2 et l'interrupteur K' à la position 4 ?
 
2) Quel est l'intérêt de ce dispositif ?

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

 
 
Source: 
adem

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

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