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Physique

La loi d'Ohm 3e

Classe:

Troisième

I Étude de la loi

I.1 Montage expérimental

Le montage comprend :

$\centerdot\ \ $ Un générateur

$\centerdot\ \ $ Un rhéostat

$\centerdot\ \ $ Un conducteur ohmique

$\centerdot\ \ $ des fils de connexion

$\centerdot\ \ $ un interrupteur

$\centerdot\ \ $ Un voltmètre

$\centerdot\ \ $ Un ampèremètre

N.B.

Un conducteur ohmique est un conducteur qui transforme l'énergie électrique en chaleur.

Exemples :

le résistor, le fer à repasser, le réchaud, le radiateur...

Donnons différentes valeurs à $U_{BD}$ aux bornes du conducteur ohmique et notons, pour chacune d'elles la valeur correspondante de l'intensité du courant qui traverse alors le conducteur $C$

I.2 Résultats expérimentaux.

$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|} \hline U(V)& & & & & \\ \hline I(m\,A)& & & & & \\ \hline \end{array}$$

I.3 Interprétation.

Traçons la courbe représentative des différents couples $(U\;,\ I)$ du conducteur $C$ en portant les valeurs de $I$ en abscisse et celles de $U$ en ordonnée.

N.B.

Choisir une échelle convenable compte tenu des résultats de l'expérience.

La courbe ainsi obtenue, appelée caractéristique intensité - tension du conducteur $C$, est une droite passant par l'origine $O$ du repère.

Elle représente une fonction linéaire de la forme :

$U=R.I$

Le coefficient directeur $R$ de cette fonction représente la résistance du conducteur ohmique $C.$

II. La loi d'Ohm

II.1 L'énoncé

La tension $U$ aux bornes d'un conducteur ohmique est égale au produit de sa résistance $R$ par l'intensité $I$ du courant qui le traverse.

II.2 Conséquences.

II.2.1 Puissance électrique dissipée par un conducteur ohmique.

La puissance électrique d'un conducteur quelconque est donnée par $P=U\cdot I$

Pour un conducteur ohmique $U=R\cdot I$

Donc $P=RI\times I=RI^{2}$

La puissance électrique dissipée par un conducteur ohmique est égale au produit de sa résistance $R$ par le carré de l'intensité $I$ du courant qui la traverse.

$P=R\cdot I^{2}$

II.2.2 L'énergie électrique du conducteur ohmique.

L'énergie mise en jeu par un conducteur quelconque.

$E=U\cdot I\cdot t$

Pour le conducteur ohmique, nous savons que $U=R\cdot I$

Donc son énergie électrique est donnée par $E=R\cdot I\times I\cdot t=R\cdot I^{2}\cdot t$

L'énergie électrique consommée par un conducteur ohmique est égale au produit de sa résistance $R$ par le carré de l'intensité $I$ du courant qui le traverse que multiplie la durée $t$ de son fonctionnement.

$E=R\cdot I^{2}\cdot t$

Source:

irempt

La résistance électrique - 3e

Classe:

Troisième

Situation - problème.

Au cours d'une séance de TP, un groupe d'élèves, en montant une lampe aux bornes d'un générateur remarque :

$\lozenge\ \ $ La lampe brille moins quand ils utilisent un fil mince.

$\lozenge\ \ $ Qu'en mettant ensemble $2$, $3$, ...$10$ fils la lampe brille davantage.

Ces élèves cherchent à comprendre ce phénomène physique.

Expliquer.

I. Étude expérimentale

Dans le montage ci-dessous où un générateur alimente une lampe (de poche), intercalons différents conducteurs entre $C$ et $D.$

L'ampèremètre placé dans le montage montre que l'intensité du courant qui passe dépend du conducteur placé.

II. Conclusions

Tout conducteur possède une résistance électrique $R$ qui est sa manière de résister au passage du courant électrique.

III. Unité de mesure.

L'unité internationale de résistance électrique est l'ohm $(\Omega)$, il a des multiples et sous multiples.

IV. Appareil de mesure

L'appareil de mesure de la résistance électrique est l'ohmmètre.

Il est mis en parallèle avec le conducteur non alimenté dont on veut connaître la résistance.

V. La résistance d'un fil homogène

Rappels :

Un fil, généralement cylindrique, a pour dimensions :

$\lozenge\ \ $ Une longueur $l.$

$\lozenge\ \ $ Un diamètre $d$ qui est le double de son rayon $r$ ; $d=2r.$

Sa section $S$ est la surface de base qui est un disque $S=\pi\,r^{2}$ ou $S=\pi\dfrac{d^{2}}{4}$

V.1 Étude expérimentale

V.1.1 Mesure de la résistance R d'un fil.

Mesurons, à l'aide d'un ohmmètre, les résistances respectives de fils ayant :

a) Même nature, même section et des longueurs différentes $l_{1}$; $\ l_{2}$; $\ l_{3}$...

L'expérience montre que si $l_{1}=2l_{2}=3l_{3}$ alors $R_{1}=2R_{2}=3R_{3}$

b) Même nature, même longueur et des sections différentes $S_{1}$; $\ S_{2}$; $\ S_{3}$...

L'expérience montre que si $S_{1}=2S_{2}=3S_{3}$ alors $R_{1}=\dfrac{R_{2}}{2}=\dfrac{R_{3}}{3}$

c) Même longueur, même section et de natures différentes.

Les résistances respectives de fils de mêmes dimensions de natures différentes ont des valeurs différentes.

V.1.2 Conclusions.

a) Résistance et longueur du fil.

b) La résistance $R$ d'un fil homogène est proportionnelle à sa longueur $l.$

c) Résistance et section du fil.

La résistance $R$ d'un fil homogène est proportionnelle à l'inverse de sa section $\dfrac{1}{S}$

d) Résistance et nature du fil.

La résistance $R$ dépend de la nature du fil caractérisée par sa résistivité $\rho$ :

Elle est proportionnelle à cette résistance $\rho.$

V.2 Expression de la résistance d'un fil homogène.

La résistance $R$ d'un fil homogène à section constante $S$ est égale au produit de sa résistivité $\rho$ par sa longueur $l$ que divise sa section $S.$

$R=\dfrac{\rho.l}{S}$

Conséquence :

Unité de la résistivité $\rho.$

$R=\dfrac{\rho\cdot l}{S}\ \Longrightarrow\ \rho=\dfrac{R\cdot S}{l}$

$R=1\Omega$

$S=1\,m^{2}$

$L=1\,m$

Donc $\rho=\dfrac{1\Omega\cdot 1m^{2}}{1\,m}=1\Omega\,m$

La résistivité s'exprime en ohm-mètre $(\Omega\cdot m).$

VI La résistance variable.

C'est un conducteur dont la résistance $R$ varie plus généralement avec la longueur du fil qui le constitue.

Il est noté :

Suivant son montage dans un circuit électrique, la résistance variable est appelée :

VI.1 Un rhéostat

Un rhéostat est une résistance variable montée en série dans un circuit.

Il permet de régler l'intensité du courant électrique dans le circuit.

VI.2 Un potentiomètre.

Un potentiomètre est une résistance variable montée en parallèle dans le circuit.

Il permet de régler la tension électrique

Source:

irempt.ucad.sn

Le courant électrique - 3e

Classe:

Troisième

Situation - problème

Après une pluie abondante dans la région, un journal rapporte qu'un enfant s'est tué par électrocution en traversant un courant d'eau qui déverse ses eaux de ruissellement dans un lac artificiel.

C'est à une cinquantaine de mètres du lieu de l'accident qu'il a été remarqué un fil électrique tombé dans l'eau.. Comment peut-on expliquer ce phénomène ?

I. Définition

Le courant électrique est un mouvement d'ensemble d'électricité.

Il peut être :

$\lozenge\ \ $ Continu si ce mouvement a lieu continuellement dans le même sens. $(-)$

$\lozenge\ \ $ Alternatif si le mouvement s'effectue alternativement dans un sens et dans l'autre. $(\sim)$

N.B.

Le courant continu a un sens :

On dit qu'il est polarisé contrairement au courant alternatif.

I.1 La quantité d'électricité

Les porteurs de charges en mouvement transportent une quantité d'électricité $q$ multiple de la charge électrique $e$

$q=n\cdot e$

I.2 L'intensité du courant électricité

I.2.1 Expressions

L'intensité $I$ du courant électrique mesure la quantité d'électricité $q$ par unité de temps $t.$

$I=\dfrac{q}{t}\quad q=n\cdot e\ \Longrightarrow\ I=\dfrac{n\cdot e}{t}$

I.2.2 Mesure

On détermine l'intensité $I$ d'un courant électrique à l'aide d'un ampèremètre qui est toujours monté en série dans le circuit

I.3 Unités

L'unité internationale d'intensité du courant électrique est l'ampère $(A)$.

Il a principalement des sous multiples et des multiples plus rarement utilisés

N.B.

Les porteurs de charges électriques sont :

$\lozenge\ \ $ Des électrons dans les conducteurs métalliques.

$\lozenge\ \ $ Des ions dans les électrolytes.

II. Le circuit électrique

C'est le chemin que suit le courant électrique pour aller du générateur aux récepteurs à travers les fils conducteurs.

II.1 Les générateurs de courant électrique.

Ce sont des dispositifs électriques qui entretiennent le courant.

Il existe divers générateurs électriques :

$\lozenge\ \ $ Pile, batterie d'accumulateurs..., ils fournissent du courant continu.

$\lozenge\ \ $ Alternateur, génératrice de vélo..., ils fournissent un courant variable.

Quelque soit sa nature, un générateur a toujours deux bornes : c'est un dipôle actif.

II.2 Les récepteurs électriques

Ce sont les autres appareils du circuit que le courant électrique fait fonctionner

Quelque soit sa nature, un récepteur électrique a toujours deux bornes : c'est un dipôle passif.

II.3 Les fils électriques

Ce sont les fils conducteurs qui relient les différents appareils d'un circuit ; ils permettent le passage du courant.

On les appelle aussi les fils de connexions.

II.4 Le montage électrique

Le montage électrique est la réalisation pratique d'un circuit électrique.

Il peut être :

$\lozenge\ \ $ Un montage en série.

Le courant électrique est partout le même : des appareils en série sont parcourus par le même courant.

$\lozenge\ \ $ Un montage en parallèle (en dérivation) Des appareils montés en parallèle ou en dérivation sont à la même tension électrique.

III. Sens du courant électrique

III.1 le courant électrique a un sens

Des phénomènes tels que l'électrolyse, des mouvements d'origine électrique.

Montrent que le courant électrique a un sens.

III.2 le sens conventionnel

Le sens conventionnel du courant est tel qu'il sort par la borne positive et entre par la borne négative du générateur.

IV. Quelques grandeurs électriques :

Dans un circuit électrique, on peut mesurer des grandeurs tel que :

$$\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline\text{Grandeurs}&\text{Appareils de mesures}&\text{Unité(SI)}&\text{Notations}\\ \hline\text{Intensité}&\text{Ampèremètre}&\text{Ampère : }A&I\\ \hline\text{Tension}&\text{Voltmètre}&\text{Volt : }V&U\\ \hline\text{Puissance électrique}& &\text{Watt : }W&P=U\times I\\ \hline\text{Energie éléctrique}& &\text{Joule : }J&E=P\cdot t=U\cdot I\cdot T\\ \hline \end{array}$$

De nos jours, les appareils de mesures électriques sont de plus en plus à affichage numériques ; il en existe encore à aiguille

$\text{Valeur mesur acute }e=\dfrac{\text{calibre}\times\text{lecture}}{\text{graduations}}$

V. L'intensité dans le circuit

V.1 Loi d'unicité.

L'expérience montre que dans le circuit série, le courant électrique est partout le même :

Son intensité $I$ est constante ; l'ampèremètre donne la même valeur aux différents endroits.

V.2 Loi des nœuds

On appelle nœud le point de raccordement d'au moins trois branchements.

L'intensité des courants qui arrivent à un nœud est toujours égale celle des courants qui en partent.

$I_{1}+I_{3}=I_{2}+I_{4}$

Source:

irempt.ucad.sn

Électrisation par frottement 3e

Classe:

Troisième

Situation - problème

Dimanche, il est $16\ h$ $30\;min$, Amadou saute de son lit et se rappelle que son équipe de quartier joue dans une quinzaine de minutes.

Il constate avec amertume que son pantalon n'avait pas été repassé et se met aussitôt à l'œuvre avec empressement et maladresse.

En portant ce pantalon, au repassage forcé, il sent une étreinte au niveau de ses jambes et se pose des questions.

Quel est l'origine de ce phénomène ?

Est-il lié au pantalon ou au repassage de celui-ci ?

Pourquoi les cheveux de ses jambes se dressent-ils ?

I. Interactions électriques

I.1 Expériences

Frottons un stylo à bille et approchons le d'objets légers (cendres de cigarette, petits morceaux de papiers...)

On constate que la partie frottée du stylo attire les objets.

Le même phénomène explique :

$\lozenge\ \ $ Les cheveux qui se collent sur le peigne après usage.

$\lozenge\ \ $ La poussière recouvrant le disque joué

$\lozenge\ \ $ Les vêtements collant après repassage.

Conclusion :

Tout corps frotté s'électrise.

L'électricité qui naît du frottement peut se manifester alors par l'apparition de forces.

I.2 Attraction et répulsion.

Frottés dans les mêmes conditions les corps identiques se repoussent

Des corps différents frottés s'attirent

L'expérience montre qu'il n'existe que deux interactions entre des porteurs de charges électriques :

$\lozenge\ \ $ Ils se repoussent quand les électricités sont de même nature.

$\lozenge\ \ $ Ils s'attirent quand ils portent des électricités de natures différentes.

Conclusions :

Les interactions électriques montrent qu'il existe deux sortes d'électricités :

$\lozenge\ \ $ Une électricité positive $(+)$ ; celle qui naît sur le verre frotté avec de la laine.

$\lozenge\ \ $ Une électricité négative $(-)$ ; celle qui naît sur l'ébonite frotté avec de la fourrure.

II. L'électricité

II.1 La charge électrique

L'électricité est l'ensemble des charges électriques.

Le porteur de charges électriques notées $(q)$ est une grandeur mesurable dont l'unité est le coulomb $(C).$

La charge $q$ du porteur, pouvant être positive $(+q)$ ou négative $(-q)$, est un multiple de la charge élémentaire $(e)$

$e=1.6\cdot10^{-19}C\quad Q=n\cdot e$

II.2 Conducteurs et isolants électriques

Approchons un bâton de verre et un bâton de cuivre électrisés chacun sur une extrémité, d'objets légers répandus sur la table.

On constate que :

$\lozenge\ \ $ Le verre frotté n'attire les objets légers que sur sa partie frottée :

C'est un isolant électrique.

$\lozenge\ \ $ Le bâton de cuivre attire les objets légers sur tout son corps même en dehors de la partie frottée :

C'est un conducteur électrique.

Conclusion :

L'expérience montre que :

$\lozenge\ \ $ Sur un conducteur, les charges électriques se déplacent.

$\lozenge\ \ $ Sur un isolant, les charges électriques restent immobiles.

III. Interprétation de l'électrisation par frottement

III.1 Structure de la matière : La matière est faite d'atomes

III.2 Constitution d’un atome : Un atome est constitué :

$\lozenge\ \ $ d'un noyau central chargé positivement $(+)$ dans lequel on trouve plusieurs particules (les nucléons) dont les protons qui sont des charges élémentaires positives notées $e^{+}=+1.6\cdot10^{-19}\,C.$

$\lozenge\ \ $ d'électrons qui sont des charges élémentaires négatives qui gravitent autour du noyau dans un désordre ordonné.

On les note $e^{-}=-1.6\cdot10^{-19}\,C.$

N.B.

Un atome, dans son état normal, est électriquement neutre.

Il n'est pas porteur de charges électriques : le nombre de protons dans le noyau est égal au nombre d'électrons qui gravitent autour de ce noyau..

$n\cdot e^{+}=n\cdot e^{-}$

III.2 Formation d'ions

En frottant une matière, ses atomes deviennent des porteurs de charges électriques par la perte ou le gain d'électrons.

$$\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline\text{Atomes}&\text{Bilan de l'échange électronique}&\text{Bilan de l'échange électronique}&\text{Ions}\\ &\text{Nombre d'électrons gagnés}&\text{Nombre d'électrons perdus}&\\ \hline H& &-1\mathrm{e}^{-1}&H^{+}\\ \hline Cl&+1\mathrm{e}^{-1}& &Cl^{-1}\\ \hline Na& &-1\mathrm{e}^{-1}&Na^{+1}\\ \hline O&+2\mathrm{e}^{-1}& &O^{2-}\\ \hline Ca& &-2\mathrm{e}^{-1}&Ca^{2+}\\ \hline Al&+3\mathrm{e}^{-1}& &Al^{3+}\\ \hline N& &+3\mathrm{e}^{-1}&N^{3-}\\ \hline \end{array}$$

Un ion est atome ou un groupe d'atomes ayant gagné ou perdu un ou des électrons.

$\lozenge\ \ $ Il est un porteur positif s'il subit une perte d'électrons : On l'appelle cation.

$\lozenge\ \ $ Il est un porteur négatif s'il subit un gain d'électrons : On l'appelle anion.

Conclusion :

L'électrisation par frottement est un simple transfert d'électrons donc une formation d'ions.

Source:

irempt.ucad.sn

Principes des actions réciproques - 3e

Classe:

Troisième

Situation - problème

Au cours de la battue annuelle d'une région, des jeunes découvrent avec étonnement leur idole le grand chasseur Bouba évanoui à quelques mètres d'un gibier qu'il a abattu avec son fusil couché à ses cotés.

Ils se posent alors les questions suivantes :

1- Bouba a-t-il été victime de l'action du gibier ou de son fusil ?

2- Comparer la force qui l'a assommé et celle qui a expédié la balle reçue par le gibier.

3- Comment sont ces actions ?

I . Expérience

Grâce aux aimants, les mobiles $A$ et $B$ interagissent en s'approchant.

Ces mouvements résultent des forces :

$\blacklozenge\ \ $ $\overrightarrow{F}_{A}$ que le mobile $A$ exerce sur le mobile $B$ et

$\blacklozenge\ \ $ $\overrightarrow{F}_{B}$ que le mobile $B$ exerce sur le mobile $A$.

Ces deux forces $\overrightarrow{F}_{A}$ et $\overrightarrow{F}_{B}$ sont des forces d'actions réciproques.

Caractéristiques des forces d'actions réciproques

Dresser le tableau d'inventaire des forces appliquées aux deux chariots ci-dessus.
$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|} \hline\text{Carractéristiques/Forces}&\text{Points}&\text{Droites}&\text{Sens}&\text{Intensité}\\ &\text{d'application}&\text{d'action}& &\\ \hline\text{Action }\overrightarrow{F}_{A}& & & &\\ \hline\text{Rédaction }\overrightarrow{F}_{B}& & & &\\ \hline \end{array}$$

Ce sont deux forces appliquées sur des corps différents et ayant mêmes intensités, mêmes droites d'actions et des sens opposés :

Ce sont des forces directement opposées

N.B.

Les forces d'interactions sont des forces directement opposées appliquées sur deux objets différents qui sont alors en mouvement

II. Principe des actions réciproques.

Quand deux objets interagissent, l'action de l'un et la réaction de l'autre sont des forces directement opposées.

Remarque :

L'action et la réaction sont des actions réciproques qui se produisent simultanément.

III. Applications

Le principe des actions réciproques permet d'interpréter ou d'expliquer de nombreux phénomènes physiques parmi lesquels on peut citer :

$\blacklozenge\ \ $ La propulsion par réaction des avions et des fusées.

$\blacklozenge\ \ $ Le recul des armes à feu

Source:

irempt.ucad.sn

Équilibre d'un solide soumis à l'action de deux forces 3e

Classe:

Troisième

Situation - problème

Deux groupes d'enfants $A$ et $B$ composés du même nombre d'éléments, jouent à s'attirer chacun un cerceau dans son camp.

Ils exercent leurs forces respectives par l'intermédiaire de deux cordes nouées au cerceau dont le poids est négligeable devant les forces appliquées.

Ils constatent que la victoire d'un groupe n'est possible qu'avec la défection d'un élément de l'autre groupe.

$1\ -\ $ Pourquoi la défection d'un élément d'un groupe entraîne-t-elle la victoire de l'autre ?

$2\ -\ $ Sans une défection, comment est le cerceau ?

$3\ -\ $ Comparer, à l'aide du tableau d'inventaire, les deux forces appliquées à ce cerceau.

I. Notions d'équilibre

I.1 Exemples

$\blacklozenge\ \ $ Le cycliste, sur son vélo, est en équilibre : il est immobile par rapport à celui-ci.

$\blacklozenge\ \ $ Pour le receveur, le chauffeur du bus est en équilibre : il est immobile par rapport à lui.

$\blacklozenge\ \ $ Le cartable posé sur la table est en équilibre car il est immobile par rapport à celle-ci.

I.2 Définition de l'équilibre d'un solide

Un solide est en équilibre quand il est immobile par rapport à un repère.

N.B.

L'équilibre, comme le mouvement, est relatif à un repère.

II. Conditions d'équilibre du solide soumis à deux forces.

II.1 Expériences

Le solide $C$ est en équilibre : il est soumis à l'action de deux forces $\overrightarrow{F}_{A}$ et $\overrightarrow{F}_{B}$

III. Caractéristiques des deux forces $\overrightarrow{F}_{A}$ et $\overrightarrow{F}_{B}$

III.1 Point d'application :

Les deux forces $\overrightarrow{F}_{A}$ et $\overrightarrow{F}_{B}$ sont respectivement appliquées aux points $A$ et $B$

III.2 Droite d'action :

Les force $\overrightarrow{F}_{A}$ et $\overrightarrow{F}_{B}$ agissent suivant la même droite $(PN)$.

Elles ont la même droite d'action

III.3 Sens :

Les forces $\overrightarrow{F}_{A}$ et $\overrightarrow{F}_{B}$ ont des sens opposés

III.4 Intensité :

Les forces $\overrightarrow{F}_{A}$ et $\overrightarrow{F}_{B}$ ont la même intensité. $FA = FB$

N.B.

Deux forces ayant mêmes droites d'actions, mêmes intensités et des sens opposés sont des forces directement opposées.

Conclusion :

Un solide, soumis à l'action de deux forces directement opposées, est en équilibre.

Remarque :

Deux forces sont opposées si elles ont même direction, même intensité et des sens opposés.

Des forces directement opposées sont des forces opposées et on note : $\overrightarrow{F}_{A}=-\overrightarrow{F}_{B}$

IV. Exemples pratiques

IV.1 Le corps soutenu

Un corps soutenu est en équilibre car son poids $\overrightarrow{P}$ est directement opposé à la réaction $\overrightarrow{R}$ du support.

Remarque :

L'équilibre d'un corps soutenu peut être :

$\blacklozenge\ \ $ Stable : Tout écartement de l'objet de sa position d'équilibre est suivi d'oscillations qui tendent à rétablir l'équilibre.

$\blacklozenge\ \ $ Instable : Un écartement de la position d'équilibre rompt cet équilibre.

$\blacklozenge\ \ $ Indifférent : Toute nouvelle position est une position d'équilibre.

IV.2 Le corps suspendu.

L'objet suspendu est en équilibre car son poids $\overrightarrow{P}$ est directement opposé à la tension $\overrightarrow{T}$ du lien (le ressort)

Méthode conseillée.

Le tableau d'inventaire de forces est composé de cinq $(5)$ colonnes pour respectivement la force, son point d'application, sa droite d'action, son sens et son intensité.

Il permet une comparaison synoptique d'un ensemble de forces évitant ainsi les longues dissertations souvent très confuses.

Exemple :

Dresser le tableau d'inventaire des forces appliquées au corps suspendu ci-dessus.
$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|} \hline\text{Forces/Carratéristiques}&\text{Point}&\text{Droite}&\text{Sens}&\text{Intensité}\\ &\text{d'application}&\text{d'action}& & \\ \hline\text{Poids }\overrightarrow{P}& & & &\\ \hline\text{Tension }\overrightarrow{T}& & & &\\ \hline \end{array}$$

Source:

irempt.ucad.sn

Notions de force - 3e

Classe:

Troisième

I Mise en évidence d'une force.

I.1 Effets dynamiques.

I.1.1 Mouvement d'un corps

L'application d'une force peut se traduire par :

$\blacklozenge\ \ $ La mise en mouvement d'un objet : le joueur lance la balle.

$\blacklozenge\ \ $ La modification du mouvement d'un corps : le goal dévie le ballon.

I.1.2 Chute d'un objet

Un objet, abandonné à lui-même, tombe : il va vers la terre.

Un objet tombe sous l'effet de son poids : la force d'attraction exercée par la terre sur l'objet.

C'est une force de pesanteur.

I.2 Effets statiques

Une force peut engendrer une déformation qui peut être :

I.2.1 Une déformation élastique

Ressort à vide

Ressort chargé

Ressort déchargé

$-\ $ Soit un ressort de longueur $l_{1}$ à vide

$-\ $ Chargé, il s'allonge de $a$ ; cet allongement qui traduit une déformation est $a = l_{2}-l_{1}$

$-\ $ déchargé, il reprend sa longueur initiale $l_{1}$ : c'est un corps élastique

La déformation de ce corps élastique est due à une force : le poids de la charge

I.2.2 Une déformation plastique

Objet plastique

Effet du poids intense de la charge

La déformation reste même après la charge

L'application d'une force trop intense sur l'objet se traduit par une déformation définitive

Exemples :

Un grain moulu, une pâte à modeler façonnée...

II Définition de la force

II.1 Définition statique

Une force est toute cause capable de modifier l'état de repos ou de mouvement d'un corps ou de déformer le corps lui-même.

N.B.

Quand on parle de force, il y a toujours deux corps : celui qui l'exerce et celui qui la subit.

II.2 Les deux types de forces

II.2.1 Les forces de contact

La force est une force de contact quand le corps qui l'exerce et celui qui la subit sont en contact direct.

Exemples :

Force musculaires, forces de traction, forces de freinage, forces pressantes...

II.2.2 Forces à distance

Une force à distance existe quand le corps qui l'exerce et celui qui la subit sont distants : ils n'ont aucun contact direct.

Exemples :

La force de pesanteur : le poids du corps, la force magnétique, les forces électrostatiques...

III Les caractéristiques d'une force

III.1 Le point d'application de la force

Le point d'application d'une force est le point de l'objet sur lequel elle agit.

Il correspond :

$\blacklozenge\ \ $ au point de contact pour les forces de contact

$\blacklozenge\ \ $ au centre d'inertie de l'objet pour les forces à distance.

III.2 La droite d'action de la force

La droite d'action est la droite suivant laquelle la force agit.

Elle est toujours dans une direction donnée.

N.B.

Il existe trois directions : horizontale, oblique et verticale

III.3 Le sens de la force

Le sens d'une force est le sens du mouvement que produirait la force si elle agissait seule.

Le sens est une orientation.

III.4 L'intensité de la force

L'intensité de la force est sa valeur numérique exprimée en unités de force.

On la détermine avec le dynamomètre.

N.B.

L'unité internationale de force est le newton $(N)$

IV. Représentation graphique d'une force

Exemple pratique

Représenter la force d'intensité $5N$ exercée horizontalement sur l'extrémité libre d'un ressort couché sur un plan.

Échelle : $2.5N \longrightarrow\ 1 cm$

La représentation est le vecteur $($d'origine $A$ et d'extrémité $B)$ $\overrightarrow{F}=\overrightarrow{AB}$

La force est une grandeur vectorielle : elle a les mêmes caractéristiques que le vecteur.

Elle est représentée par le vecteur.

On la note par une lettre surmontée d'une flèche

Exemples

$\overrightarrow{F}$; $\ \vec{f}$; $\ \overrightarrow{P}$; $\ \overrightarrow{T}$...

N.B.

Sans la flèche, la notation $($la lettre sans la flèche$)$ représente l'intensité de la force.

Exemples :

$F$ ; $\ f$; $\ P$ ; $\ T$...

Source:

irempt.ucad.sn

Dispersion de la lumière blanche - 3e

Classe:

Troisième

Situation - problème

Par une après-midi pluvieuse, votre sœur s'émerveille devant la beauté de l'arc-en-ciel qu'elle observe à l'est et vous pose des questions :

$-\ $ S'il était, à coté du soleil, ne serait-il pas plus beau ?

$-\ $ Pourquoi disparaît-il dès la tombée de la nuit ?

$-\ $ Est-ce qu'on peut l'observer en saison sèche ?

$-\ $ Quelles sont les couleurs qui sont présentes dans l'arc-en-ciel ?

I Expériences

I.1 Dispersion par le prisme

Un prisme est une pyramide en matière transparente à bases rectangulaires non parallèles.

Faisons arriver un faisceau de lumière sur un prisme et observons

On note l'apparition d'une bande colorée : le spectre de la lumière blanche.

I.2 Dispersion par l'eau

Inclinez un verre d'eau à moitié rempli d'eau dans la lumière du soleil et observez.

On voit apparaître le même spectre de la lumière blanche.

I.3 Autres dispersions

Ce spectre de la lumière blanche est souvent obtenu sous forme de belles irisations avec :

$\blacklozenge\ \ $ L'arc-en-ciel que l'on observe dans le ciel par temps pluvieux quand nous avons le soleil dans le dos.

$\blacklozenge\ \ $ Des bulles de savon dans la lumière solaire.

$\blacklozenge\ \ $ Le bord biseauté d'une règle transparente traversé par une lumière blanche.

$\blacklozenge\ \ $ Une mince pellicule d'huile dans la lumière du soleil.

II Le spectre de la lumière blanche

Elle est une bande colorée ou irisation : c'est à dire une succession de différentes couleurs.

Chacune de ces couleurs correspond à une lumière monochromatique.

La lumière blanche, qui leurs a donné naissance, est une lumière polychromatique.

II.1 Le spectre visible

Dans le spectre de la lumière blanche on distingue sept couleurs visibles qui sont (dans l'ordre) : le violet, l'indigo, le bleu, le vert, le jaune, l'orange et le rouge.

II.2 Les radiations invisibles du spectre

Les sept couleurs visibles du spectre sont encadrées par des radiations invisibles dont l'infrarouge et l'ultraviolet.

N.B.

Tout dispositif ou système permettant d'obtenir le spectre d'une lumière est un spectroscope

III La lumière blanche

III.1 La recomposition

La superposition des couleurs du spectre par des dispositifs appropriés tel que le disque de Newton ou une lentille convergente permet d'obtenir une lumière blanche.

III.2 Composition

La lumière blanche émise par le soleil, le filament de la lampe à incandescence, la flamme d'une bougie est composée d'une infinité de radiations lumineuses correspondantes, pour certaines, aux couleurs du spectre.

IV Applications

IV.1 Couleurs des objets

La couleur d'un objet dépend de la lumière qui l'éclaire : l'objet filtre la lumière, absorbe certaines couleurs et renvoie celles dites être sa couleur.

Un corps éclairé par une lumière blanche est blanc s'il renvoie de manière équitable toutes les couleurs du spectre de la lumière blanche ; il est rouge s'il les absorbe toutes sauf le rouge. IL est noir s'il les absorbe toutes.

N.B.

Le rouge, le bleu et le vert sont les trois couleurs fondamentales.

Elles permettent d'obtenir toutes les autres couleurs.

Ce sont elles que l'on retrouve sur l'écran d'un téléviseur couleur.

On appelle filtre une substance colorée qui absorbe plus ou moins certaines radiations.

IV.2 La température de surface des corps

Le spectre émis par un corps dépend de sa température ; il devient lumineux et s'étend de plus en plus vers le violet quand elle augmente.

Le soleil, dont la température de surface est de l'ordre de $6000^{o}C$ nous paraît jaune.

IV.3 Composition chimique

L'étude du spectre permet aussi de connaître la composition d'une substance.

C'est ainsi qu'on a pu déterminer la composition des étoiles qui contiennent principalement du dihydrogène mais aussi de l'hélium, du fer,...

Exemple :

L'élément sodium donne une lumière jaune.

Source:

irempt.ucad.sn

Les lentilles minces - 3e

Classe:

Troisième

Situation - problème

Pour attirer davantage de clients et donner l'immensité de ses pouvoirs à résoudre tous les problèmes qu'on lui présente, un charlatan présente quelques phénomènes spectaculaires à partir d'objets transparents :

$-\ $ A quelques mal - voyants, il rend une vision à peu près correcte.

$-\ $ Il brûle des objets à partir de la seule lumière du soleil

$-\ $ Il arrive à donner de certains objets des images petites et renversées...

Ces phénomènes sont-ils surnaturels ?

Et quels sont ces objets ?

Qu'est-ce qui fait leurs particularités ?

1 - Définition.

Une lentille mince est un milieu transparent limité par deux faces sphériques

$R_1$ et $R_2$ sont les rayons de courbures respectifs des faces $1$ et $2$

$e$ est l'épaisseur de la lentille

N.B :

Une lentille est dite mince si son épaisseur au centre e est infiniment petite devant ses rayons de courbures

2-1 Distinction géométrique:

On distingue deux sortes de lentilles minces :

➭ Des lentilles à bords minces $(1)$ bords minces

➭ Des lentilles à bords épais $(2)$ bords épais

2-2 Distinction physique:

Envoyons des faisceaux cylindriques sur chacune des deux sortes de lentilles.

La lentille à bords minces transforme le faisceau cylindrique en faisceau convergent : c'est une lentille convergente

La lentille à bords épais transforme le faisceau cylindrique en faisceau divergent : c'est une lentille divergente

III- Caractéristiques d'une lentille mince.

III-1 Le centre optique :

Le centre optique $O$ d'une lentille est le point par lequel aucun rayon incident n'est dévié.

III-2 Les axes optiques

On appelle axe optique d'une lentille la trajectoire du rayon lumineux passant par son centre optique.

Exemples :

les droites $(1\;,\ 1')$ ; $(2\;,\ 2')$ ; $(3\;,\ 3')$...

L'axe optique $(1\;,\ 1')$ perpendiculaire à la lentille est son axe optique principal $(A.O.P.)$

N.B.

Pour une lentille, il existe une infinité d'axes optiques.

III-3 Les foyers.

Une lentille possède toujours deux points focaux que l'on appelle les foyers de la lentille.

III.3-1 Le foyer - Objet F:

C'est l'objet dont l'image par la lentille est à l'infini.

III.3-2 Le foyer - image F':

C'est l'image, par la lentille, d'un objet situé à l'infini.

Remarques

$\bullet\ $ Le foyer - objet $F$ est du coté des rayons incidents pour la lentille convergente et du coté des rayons émergents pour la lentille divergente

$\bullet\ $ Le foyer - image $F'$ est du coté des rayons émergents pour la lentille convergente et du coté des rayons incidents pour la lentille divergente.

$\bullet\ $ Ces foyers $F$ et $F'$ sont symétriques par rapport à la lentille et situés sur son axe optique.

Les rayons particuliers d'une lentille.

a) l'axe optique secondaire

Il passe par un point de l'objet et par le centre optique et n'est pas dévié

b) le rayon incident parallèle à l'axe optique principal :

Il sort de la lentille en passant ou son prolongement passerait par le foyer - image $F'$

c) Le rayon incident passant ou dont le prolongement passerait par le foyer - objet $F$

Il émerge parallèle à l'axe optique principal.

III-4 La distance focale.

La distance focale $f$ est la distance qui sépare le centre optique $O$ de chacun des foyers de la lentille $\left[f=OF=OF'\right]$

N.B.

La distance focale $f$ est une grandeur algébrique :

$\begin{array} {lcl} f &> 0& \text{ pour la lentille convergente }\\ f &< 0&\text{ pour la lentille divergente}\end{array}$

III-5 La convergence ou vergence

La convergence ou vergence $C$ d'une lentille est l'inverse de sa distance focale.

$\left[C=\dfrac{1}{f}\right]$

$\begin{array} {lcl} C \text{ est en dioptrie}(δ) & C > 0 & \text{ pour la lentille convergente}\\ f \text{ en mètre (m)} & C < 0& \text{pour la lentille divergente} \end{array}$

IV- L'image donnée par une lentille

Partout où on la trouve, la lentille sert à donner ou à améliorer une image.

Exemple :

Observer et caractériser l'image donné par une lentille d'un objet réel $AB$ placé perpendiculairement à son axe optique principal à différentes distances de son centre optique.

N.B.

Les principales conclusions et solutions de cet exercice sont à obtenir à partir :

$\begin{array} {lcl} &➭& \text{ d'observations expérimentales}\\ &➭& \text{ de constructions graphiques} \end{array}$