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Faire le point : Physique-chimie, Quatrième

Une question par chapitre, 11 en tout, tirées des exercices corrigés du cours. Réponds à celles que tu sais faire et passe celles d'un chapitre que tu n'as pas encore vu : chaque réponse se vérifie tout de suite, et la correction s'ouvre après.

Avec ton espace gratuit, chaque réponse est gardée et ton tableau de bord range chaque chapitre : réussi au test, ou à travailler. Ce sont les mêmes questions que sur les pages des séries : une réponse donnée ici compte là-bas.

Ce que le cours suppose

Ces chapitres viennent d'une année précédente, et le cours s'appuie dessus dès les premières semaines.

Physique-chimie · Sixième · Mouvement et vitesse

Léa et Sam sont assis face à face dans un train qui roule. Ni l'un ni l'autre ne quitte son siège. Sur le quai, un arbre est planté.

Dire qu'un objet « bouge » n'a aucun sens tant qu'on n'a pas dit PAR RAPPORT À QUOI. L'objet choisi s'appelle l'objet de référence.

le train roule vers la droiteLéaSamle wagonl'arbre du quaiLéa et Sam sont assis face à face,sans bouger de leur siège

a) Léa est-elle en mouvement par rapport à Sam ? Par rapport à l'arbre du quai ? Justifiez à chaque fois.

Tape tes réponses, la page te dit juste ou faux 0/2

a)
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Réponse

a) Immobile / Sam ; en mouvement / arbre

a) Par rapport à Sam, Léa est IMMOBILE : la distance qui les sépare ne change pas, et Léa reste toujours dans la même direction pour Sam. Par rapport à l'arbre du quai, Léa est EN MOUVEMENT : la distance entre elle et l'arbre change à chaque seconde. Une même personne est donc à la fois immobile et en mouvement, selon l'objet de référence choisi. Ce n'est pas une contradiction, c'est la définition.

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Physique-chimie · Cinquième · États de la matière, masse et volume

On place 100 g100\ \mathrm{g} d'eau liquide, occupant 100 cm3100\ \mathrm{cm^{3}}, dans une éprouvette graduée, puis on met le tout au congélateur.

Après solidification complète, on repèse et on relit le volume.

100 cm³eau liquidemasse : 100 g109 cm³glacemasse : ?on congèle

a) Quelle masse la balance affiche-t-elle après solidification ? Justifiez.

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a)
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Réponse

a) 100 g

a) Elle affiche toujours 100 g100\ \mathrm{g}. La masse se CONSERVE lors d'un changement d'état, car les particules sont exactement les mêmes et en même nombre : rien n'est entré, rien n'est sorti.

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Physique-chimie · Cinquième · Mélanges, solutions et dissolution

La concentration en masse d'une solution dit quelle masse de soluté est dissoute par litre de solution : c=mVc=\dfrac{m}{V}, en grammes par litre.

Attention, VV est le volume de la SOLUTION obtenue, pas celui du solvant ajouté, même si les deux sont très proches en pratique au collège.

a) On dissout 5,0 g5{,}0\ \mathrm{g} de sel dans de l'eau pour obtenir 250 mL250\ \mathrm{mL} de solution. Calculez la concentration en masse.

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a)
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Réponse

a) 20 g/L

a) 250 mL=0,250 L250\ \mathrm{mL}=0{,}250\ \mathrm{L}, donc c=5,00,250=20 g/Lc=\dfrac{5{,}0}{0{,}250}=20\ \mathrm{g/L}. La conversion des millilitres en litres est la première chose à faire, avant même d'écrire la formule.

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Physique-chimie · Cinquième · Mouvement et interactions

Pour recenser les actions qui s'exercent sur un objet sans en oublier, on dessine un DIAGRAMME OBJET-INTERACTION, le DOI. On y écrit le SYSTÈME étudié, encadré deux fois, puis chaque objet qui agit sur lui, et l'on relie le système à chacun par un trait : trait plein pour une interaction de contact, trait en pointillés pour une interaction à distance.

Une lampe est suspendue au plafond d'une chambre par un fil. Elle est immobile. On néglige l'action de l'air.

plafondfillampe

a) Quel est le système étudié ? Combien d'objets touchent la lampe ?

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a)
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Réponse

a) Système : la lampe ; un seul objet la touche, le fil

a) Le système est la LAMPE. Un seul objet la touche : le FIL. Le plafond ne la touche pas, il touche le fil. Pour faire l'inventaire des contacts, on suit le contour du système du doigt et l'on nomme tout ce qu'on rencontre : c'est la méthode qui évite les oublis.

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Physique-chimie · Cinquième · Circuits électriques et sécurité

Pour savoir si un matériau conduit le courant, on l'intercale dans un circuit contenant une pile et une lampe. Si la lampe s'allume, le matériau est CONDUCTEUR ; si elle reste éteinte, il est ISOLANT.

PLobjet testé+

b) Prévoyez le résultat pour : une pièce de monnaie, une gomme, un trombone, un crayon à papier tenu par la mine, une bouteille d'eau du robinet, une règle en bois sec.

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b)
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Réponse

b) Conducteurs : pièce, trombone, mine, eau

b) S'allume, donc conducteur : la pièce de monnaie, le trombone, la mine de crayon, qui est en graphite, et, faiblement, l'eau du robinet. Reste éteinte, donc isolant : la gomme et la règle en bois sec.

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Physique-chimie · Cinquième · Sources de lumière, visibilité et ombres

On place successivement six plaques de matériaux différents entre une lampe allumée et l'œil, puis entre la lampe et un écran blanc. Le tableau résume ce que l'on voit de la lampe à travers chaque plaque.

Le schéma ci-dessous représente le montage, avec l'œil puis avec l'écran.

MatériauCe qu'on voit de la lampe à travers
verre de vitrela lampe, avec sa forme, nettement
papier calqueune lueur, sans la forme de la lampe
cartonrien du tout
eau claire d'un aquariumla lampe, nettement
eau additionnée de quelques gouttes de laitune lueur blanchâtre
feuille d'aluminiumrien du tout
lampeplaquelampeplaqueœilécran blanc

a) Classez les six matériaux en transparents, translucides et opaques. Combien sont opaques ?

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a)
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Réponse

a) Transparents : vitre, eau claire ; translucides : calque, eau laiteuse ; opaques : carton, aluminium (2)

a) On classe d'après ce que l'œil reçoit. TRANSPARENTS, la lumière passe et on voit la forme de la lampe : le verre de vitre et l'eau claire. TRANSLUCIDES, la lumière passe mais la forme est perdue : le papier calque et l'eau laiteuse. OPAQUES, aucune lumière ne passe : le carton et l'aluminium. Il y a donc 22 matériaux opaques. Piège : l'eau laiteuse n'est pas opaque, elle laisse passer une lueur, et une lueur suffit à la classer translucide.

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Les chapitres du cours

Dans l'ordre du cours.

Chapitre 1 · Atomes, molécules et transformations chimiques

Toute matière est faite d'atomes, représentés par un symbole d'une ou deux lettres : HH pour l'hydrogène, CC pour le carbone, OO pour l'oxygène, NN pour l'azote. La première lettre est toujours une MAJUSCULE, la seconde une minuscule.

Une molécule est un assemblage d'atomes liés entre eux. Sa formule donne la nature et le nombre de chaque atome, l'indice s'écrivant en bas à droite.

HHOmolécule 1OOCmolécule 2HHHHCmolécule 3OOmolécule 4

c) Que représente l'écriture 3 H2O3\,H_{2}O ? Combien d'atomes d'hydrogène et d'oxygène cela fait-il en tout ?

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c)
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Réponse

c) 6 H et 3 O

c) L'écriture 3 H2O3\,H_{2}O désigne TROIS molécules d'eau. Chacune contient 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène, donc en tout 3×2=63\times 2=6 atomes d'hydrogène et 3×1=33\times 1=3 atomes d'oxygène. Le grand chiffre devant multiplie toute la molécule, le petit chiffre en bas ne concerne que l'atome qui le précède : c'est la distinction qui décide de la réussite du chapitre suivant.

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Chapitre 2 · Masse volumique, pression et gaz

Pourquoi un talon aiguille abîme un parquet qu'une chaussure plate ne marque pas, alors que la personne est la même ? Parce que ce n'est pas la force qui compte, c'est la force RAPPORTÉE À LA SURFACE.

F = 600 NF = 600 Nsemelles : 300 cm²chaussures platestalons : 2 cm²talons aiguilleséchelle : 1 cm pour 300 N

b) Une personne de 600 newtons de poids porte des chaussures plates dont les semelles totalisent 300 centimètres carrés. Convertissez cette surface en mètres carrés et calculez la pression exercée sur le sol.

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b)
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Réponse

b) 0,030{,}03 m² ; 20 000 Pa

b) 300300 cm2^{2} =30010 000=0,03=\frac{300}{10\,000}=0{,}03 mètre carré, car un mètre carré contient 100×100=10 000100\times 100=10\,000 centimètres carrés. La conversion est l'endroit exact où l'on perd les points, et le facteur est bien 10 000 et non 100. Pression : p=6000,03=20 000p=\frac{600}{0{,}03}=20\,000 pascals.

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Chapitre 3 · Tension, intensité et loi d'Ohm

L'intensité du courant se mesure en ampères avec un ampèremètre, toujours branché EN SÉRIE dans la branche où l'on veut mesurer.

Loi des noeuds : la somme des intensités qui arrivent à un noeud est égale à la somme de celles qui en repartent.

Dans le circuit ci-dessous, on mesure I1=0,30 AI_{1}=0{,}30\ \mathrm{A} dans la première branche et I2=0,15 AI_{2}=0{,}15\ \mathrm{A} dans la seconde.

6,0 VL1I1L2II2+

d) On débranche la lampe L2L_{2}. Que devient l'intensité dans la branche de L1L_{1} ? Que devient l'intensité débitée par le générateur ?

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d)
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Réponse

d) 0,300{,}30 A dans L1L_1 ; le générateur débite 0,300{,}30 A

d) Dans la branche de L1L_{1}, rien ne change : elle reste soumise à la même tension du générateur, donc traversée par 0,30 A0{,}30\ \mathrm{A}. En revanche le générateur ne débite plus que 0,30 A0{,}30\ \mathrm{A} au lieu de 0,450{,}45. C'est le grand avantage du montage en dérivation : chaque branche est indépendante.

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Chapitre 4 · Mouvement, vitesse et lumière

Un graphique distance-temps porte la durée en abscisse et la distance parcourue depuis le départ en ordonnée. Sa PENTE est la vitesse : plus la courbe monte raide, plus le mobile va vite.

Le graphique ci-dessous décrit un trajet à vélo de 60 min60\ \mathrm{min}.

102030405060510152025303540d (km)t (min)

d) Calculez la vitesse moyenne sur l'ensemble du trajet. Est-elle égale à la moyenne des vitesses des trois phases ?

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d)
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Réponse

d) 40 km/h, pas 36

d) Sur l'ensemble : 40 km40\ \mathrm{km} en 60 min=1,0 h60\ \mathrm{min}=1{,}0\ \mathrm{h}, soit 40 km/h40\ \mathrm{km/h}. La moyenne des trois vitesses vaudrait 48+0+603=36 km/h\dfrac{48+0+60}{3}=36\ \mathrm{km/h}, ce qui est FAUX. Une vitesse moyenne ne se calcule jamais en moyennant des vitesses : elle se calcule toujours comme la distance totale divisée par la durée totale, parce que les phases n'ont pas la même durée.

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Chapitre 5 · Les signaux sonores

Un microphone relié à un ordinateur transforme la vibration de l'air en une courbe. Cette courbe se répète : c'est un signal PÉRIODIQUE, et deux nombres suffisent à le décrire.

12345678910−4−3−2−11234t (ms)tension

b) Calculez la fréquence ff de ce son, en hertz. Rappel : f=1Tf=\frac{1}{T} avec TT en secondes.

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b)
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Réponse

b) 400 Hz

b) f=1T=10,0025=400f=\frac{1}{T}=\frac{1}{0{,}0025}=400 hertz. Autrement dit, l'air vibre 400 fois par seconde. Contrôle de vraisemblance : 400400 Hz est bien dans le domaine audible, entre 20 et 20 000 hertz, et correspond à un son assez grave, proche du sol d'une guitare.

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La série du chapitre · la fiche de révision

Et maintenant ?

Ton tableau de bord range chaque chapitre selon tes réponses et te dit par où commencer. Une date d'examen en tête ? Note-la sur la carte du cours : il en tire un plan, jour après jour.

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