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Physique-chimie, Cinquième • Exercices corrigés à Montréal

Fiche de révision : mouvement, actions mécaniques et interactions (Cinquième)

Cette fiche ne redonne pas le cours sur le mouvement et les interactions : votre enfant l'a dans son cahier. Elle dit ce qui fait perdre des points au contrôle, et le geste exact qui évite chaque perte.

Le chapitre introduit le premier outil de modélisation du collège, le diagramme objet-interaction. Il se construit avec une méthode fixe, et presque toutes les erreurs viennent d'une étape sautée : la Terre oubliée, un objet qui n'agit pas directement, un trait du mauvais type.

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Le fil du chapitre

Un mouvement n'existe que par rapport à un objet de référence, et il ne change que si quelque chose agit : le DOI est la façon d'écrire ce « quelque chose », et les deux fautes qui coûtent le plus sont d'oublier la Terre, qui agit sans toucher, et de croire qu'un objet immobile ne subit rien.

Ce chapitre fait partie de Physique-chimie en Cinquième

Avant ce chapitre

Cette fiche suppose ces notions acquises. Si une méthode ci-dessous reste opaque, c'est presque toujours l'une d'elles qui manque, pas la fiche.

L'essentiel

Décrire un mouvement : quatre mots, dans l'ordre

  • • Le SYSTÈME : l'objet dont on décrit le mouvement.
  • • L'OBJET DE RÉFÉRENCE : ce par rapport à quoi on le décrit. Sans lui, « immobile » et « en mouvement » ne veulent rien dire.
  • • La TRAJECTOIRE : rectiligne, circulaire ou curviligne. Elle dépend elle aussi de l'objet de référence.
  • • La NATURE : sur une chronophotographie, écarts égaux, uniforme; écarts qui grandissent, accéléré; écarts qui diminuent, ralenti.
  • • Un mouvement ne CHANGE que si quelque chose agit. Mais un objet peut subir des actions sans que son mouvement change, si leurs effets se compensent.
par rapport au véloCIRCULAIREpar rapport à la routeCURVILIGNEla routemême valve, même tour
La même valve, pendant le même tour de roue, décrit un cercle par rapport au vélo et des arches par rapport à la route : la trajectoire dépend de l'objet de référence.

La réponse « il est en mouvement » sans les mots « par rapport à » est comptée fausse, même quand l'idée est juste.

Actions et DOI : le vocabulaire qui rapporte

  • • Une action mécanique est exercée par un ACTEUR sur un RECEVEUR : on écrit « action de l'acteur SUR le receveur ».
  • • De CONTACT si les deux objets se touchent, À DISTANCE sinon : la Terre, un aimant, une règle frottée agissent à distance.
  • • LOCALISÉE sur une petite zone (un doigt, un crochet, une ficelle), RÉPARTIE sur une surface ou un volume (le vent sur une voile, la Terre sur tout l'objet).
  • • Effets possibles : mettre en mouvement, modifier la vitesse, modifier la trajectoire, déformer.
  • • Le DOI : le système encadré deux fois, une case par objet qui agit DIRECTEMENT sur lui, un trait par interaction; trait plein pour le contact, pointillés pour la distance, jamais de flèche.
  • • Si A agit sur B, alors B agit sur A, en même temps : c'est pourquoi le trait d'un DOI représente une INTERACTION.

Les pièges qui coûtent des points

Les erreurs ci-dessous sont celles que je corrige le plus souvent en séance. Chacune coûte des points sur une copie, même quand le raisonnement est juste.

1. Oublier la Terre dans le DOI

1 point par DOI, et toute la question qui suit

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Le ballon tenu à la main est en interaction avec la main et avec l'air. »

Ce qu'il faut écrire

« Le ballon est en interaction avec la main et l'air, par contact, et avec la Terre, à distance : 33 interactions. »

FAUX : la Terre manqueJUSTE : 3 interactionsballonmainairballonmainairTerre
À gauche, le DOI qu'on rend trop souvent; à droite, le juste : la case Terre, reliée en pointillés, parce qu'elle agit sans toucher.

Pourquoi : On fait l'inventaire en suivant le contour de l'objet, et la Terre ne touche rien : elle échappe à la méthode si l'on ne l'ajoute pas exprès. Elle agit sur TOUS les objets du chapitre.

2. Croire qu'un objet immobile ne subit aucune action

toute la question

Ce qu'il ne faut pas écrire

« La lampe suspendue ne bouge pas, donc rien n'agit sur elle. »

Ce qu'il faut écrire

« Le fil et la Terre agissent sur la lampe, et leurs effets se compensent : elle reste immobile. »

Pourquoi : Immobile ne veut pas dire « sans action ». La preuve se fait en supprimant une action : on coupe le fil, et la lampe tombe.

3. Mettre dans le DOI un objet qui n'agit pas directement

1 point

Ce qu'il ne faut pas écrire

« DOI de la lampe : fil, plafond, Terre. »

Ce qu'il faut écrire

« DOI de la lampe : fil (contact) et Terre (à distance). Le plafond agit sur le fil, pas sur la lampe. »

Pourquoi : Un DOI ne garde que les objets qui touchent le système ou agissent sur lui à distance. Le plafond, le téléski ou le câble n'agissent qu'à travers un intermédiaire.

4. Tracer le mauvais trait, ou une flèche

0,5 point par trait

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Ballon et Terre : trait plein avec une flèche vers le bas. »

Ce qu'il faut écrire

« Ballon et Terre : trait en pointillés, sans flèche, car l'interaction est à distance. »

Pourquoi : Le trait d'un DOI ne dessine pas une force : il dit seulement QUI interagit avec qui, et de quelle façon. La flèche et la valeur viendront en Troisième, avec les forces.

5. Croire qu'il faut toucher pour agir, ou qu'on ne voit pas l'air

1 point

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Le vent sur la voile est une action à distance, puisqu'on ne voit rien la toucher. »

Ce qu'il faut écrire

« L'air touche la voile sur toute sa surface : c'est une action de contact répartie. »

Pourquoi : « À distance » ne veut pas dire « invisible » : l'air est invisible et touche, la Terre est visible et ne touche pas. On se demande seulement si les deux objets se touchent.

6. Nier la réciprocité quand l'un des deux ne bouge pas

toute la question

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Je pousse le mur, mais le mur n'agit pas sur moi, puisqu'il ne bouge pas. »

Ce qu'il faut écrire

« Si j'agis sur le mur, le mur agit sur moi en même temps; il ne bouge pas parce qu'il est fixé au sol. »

Pourquoi : Réciproque ne veut pas dire « mêmes effets ». En patins, la même poussée sur le mur vous fait reculer : l'action du mur était là depuis le début.

7. Envoyer vers l'extérieur un objet libéré d'une trajectoire circulaire

toute la question, et la question sur la Lune qui suit

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Quand le berger lâche la fronde, la pierre part droit vers l'extérieur du cercle. »

Ce qu'il faut écrire

« Plus rien ne courbe sa trajectoire : la pierre part tout droit, dans la direction qu'elle avait au moment du lâcher. »

faux : vers l'extérieurjuste : tout droitlâcherla mainsens de rotation
Au lâcher, la pierre file le long de la droite qui touche le cercle, pas vers l'extérieur : aucune action ne la pousse dans cette direction.

Pourquoi : Rien ne pousse la pierre vers l'extérieur; c'est la lanière qui la tirait vers l'intérieur. Même raisonnement pour la Lune : sans l'attraction de la Terre, elle partirait tout droit.

8. Croire qu'il n'y a plus d'attraction dans l'espace

toute la question

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Les astronautes flottent parce que la Terre ne les attire plus. »

Ce qu'il faut écrire

« La Terre attire la Station et ses astronautes : c'est même ce qui les fait tourner autour d'elle. »

Pourquoi : Une orbite est une trajectoire COURBÉE par une attraction : sans elle, la Station partirait tout droit. L'attraction gravitationnelle agit à distance, à travers le vide.

Quelle méthode choisir

Classer une action en deux questions

Regardez les deux objets, l'acteur et le receveur, pas le décor.

  • Si les deux objets se touchent, même par l'air ou l'eau → action DE CONTACT, trait plein dans le DOI

    Exemple : l'eau sur la coque, le doigt sur la touche

  • Si les deux objets ne se touchent pas → action À DISTANCE, pointillés dans le DOI

    Exemple : la Terre sur un fruit, une règle frottée sur des papiers

  • Si le contact se fait sur un point ou une toute petite zone → action LOCALISÉE

    Exemple : un crochet, une ficelle, une perche de téléski

  • Si l'action s'exerce sur une surface ou dans tout le volume → action RÉPARTIE

    Exemple : le vent sur une voile; la Terre, toujours répartie

Les deux questions sont indépendantes : une action de contact peut être localisée ou répartie, et il faut répondre aux deux quand l'énoncé les pose.

Prévoir ce que fait le mouvement

Regardez ce qui change dans le DOI entre deux instants.

  • Si rien n'agit, ou les actions se compensent → le mouvement ne change pas : immobile, ou rectiligne uniforme

    Exemple : la sonde loin de tout astre; la lampe au plafond

  • Si une case disparaît du DOI → le mouvement change : il faut dire comment

    Exemple : le skieur lâche la perche, il ralentit puis redescend

  • Si une case apparaît → un nouvel effet : déformation, virage, freinage

    Exemple : le ballon touche le parquet, il s'écrase et remonte

  • Si la trajectoire se courbe sans aucun contact → cherchez une action À DISTANCE

    Exemple : Jupiter courbe la trajectoire d'une sonde

Au collège, on ne calcule rien ici : on relie un changement de mouvement à une action qui apparaît ou disparaît.

La rédaction attendue

Le correcteur coche des étapes. Les voici dans l'ordre, avec la phrase de conclusion qu'il attend mot pour mot.

Construire un DOI sans rien oublier

Quand l'utiliser : L'énoncé demande « faites le diagramme objet-interaction » ou « faites l'inventaire des actions ».

  1. 1 Nommer le système et l'écrire au centre, encadré deux fois.
  2. 2 Suivre le contour du système et écrire une case pour chaque objet qui le TOUCHE, air et eau compris quand l'énoncé ne les néglige pas.
  3. 3 Ajouter les objets qui agissent À DISTANCE : la Terre toujours, un aimant ou un astre s'il y en a.
  4. 4 Relier le système à chaque case : trait plein pour le contact, pointillés pour la distance, sans flèche.
  5. 5 Vérifier qu'aucune case n'est un objet qui agit seulement à travers un autre, puis compter les traits.

Phrase de conclusion

« Système : la lampe. Elle est en interaction de contact avec le fil et en interaction à distance avec la Terre, soit 22 interactions. »

Le piège : Oublier la Terre, puis ajouter le plafond : deux erreurs qui se compensent sur le compte des traits et qui coûtent pourtant deux points.

Barème : 1 point pour le système encadré, 1 point par interaction juste, 0,5 point pour les conventions de trait.

Décrire un mouvement complet

Quand l'utiliser : L'énoncé demande « décrivez le mouvement » d'un objet, souvent sur une chronophotographie.

  1. 1 Nommer le système.
  2. 2 Nommer l'objet de référence, même s'il paraît évident.
  3. 3 Donner la trajectoire en justifiant par la figure.
  4. 4 Donner la nature en comparant les écarts entre points successifs.

Phrase de conclusion

« Par rapport à la piste, la luge a un mouvement rectiligne, accéléré puis ralenti : les points sont alignés, et leurs écarts grandissent puis diminuent. »

Le piège : Répondre « le mouvement est rectiligne » : c'est la trajectoire, et la nature du mouvement manque.

Barème : 1 point par élément, l'objet de référence compris.

Vérifier avant de rendre

Cinq minutes de vérification récupèrent plus de points qu'un exercice de plus commencé à la hâte.

L'exercice type décortiqué

Le cerf-volant dans le vent

Une élève fait voler un cerf-volant. Le vent le soulève, et elle le retient par une ficelle attachée en un point de l'armature.

Questions : quel est le système ? Faites l'inventaire des actions, classez-les, puis dessinez le DOI. Que se passe-t-il si la ficelle casse ?

Étape 1

Système : le cerf-volant.

Pourquoi

Tout le reste dépend de ce choix : l'élève et le sol n'apparaîtront pas, car ils ne touchent pas le cerf-volant.

Étape 2

Contacts : la ficelle, localisée au point d'attache; l'air en mouvement, le vent, réparti sur toute la toile.

Pourquoi

On suit le contour du système du doigt. Le vent ne se voit pas mais il touche : c'est un contact, et le compter à distance est l'erreur attendue.

Étape 3

À distance : la Terre, répartie dans tout le cerf-volant.

Pourquoi

C'est l'étape qu'on saute, parce que rien de visible ne relie la Terre au cerf-volant.

Étape 4

DOI : 33 interactions, ficelle et air en trait plein, Terre en pointillés.

contactà distancecerf-volantficelleair (vent)Terre

Pourquoi

Compter les traits sert de vérification : trois objets nommés à l'inventaire, trois traits sur le dessin.

Étape 5

Si la ficelle casse, une case disparaît : le mouvement du cerf-volant change, il est emporté par le vent puis retombe.

Pourquoi

On ne calcule rien, on relie le changement de mouvement à l'action qui disparaît : c'est exactement ce que demande la dernière question.

Conclusion rédigée

Le cerf-volant est en interaction de contact avec la ficelle, localisée, et avec l'air, répartie, et en interaction à distance avec la Terre : 33 interactions. Si la ficelle casse, l'action qui le retenait disparaît et son mouvement change.

L'erreur classique sur cet exercice : Ajouter la main de l'élève au DOI : elle agit sur la ficelle, pas sur le cerf-volant.

À savoir par cœur

  • • Décrire un mouvement : système, objet de référence, trajectoire, nature.
  • • Mouvement, trajectoire et vitesse dépendent TOUS de l'objet de référence.
  • • Un mouvement ne change que si quelque chose agit; immobile ne veut pas dire sans action.
  • • Action de contact ou à distance; localisée ou répartie; quatre effets possibles.
  • • DOI : système encadré, trait plein pour le contact, pointillés pour la distance, jamais de flèche, et TOUJOURS la Terre.
  • • Si A agit sur B, alors B agit sur A, en même temps.
  • • Le Soleil tient les planètes, la Terre tient la Lune; sans attraction, un astre partirait tout droit.

Questions fréquentes

Comment faire un diagramme objet-interaction en cinquième ?

On écrit le système au centre, encadré. On ajoute une case pour chaque objet qui le touche, puis une case pour chaque objet qui agit à distance, la Terre en premier. On relie chaque case au système par un trait plein pour un contact, en pointillés pour une action à distance, sans flèche. On ne met jamais un objet qui agit seulement à travers un autre.

Quelle est la différence entre une action de contact et une action à distance ?

Une action de contact s'exerce quand les deux objets se touchent, même si l'un est invisible comme l'air. Une action à distance s'exerce sans aucun contact : l'attraction de la Terre sur un fruit qui tombe, celle d'un aimant sur un clou, celle du Soleil sur les planètes. Dans un DOI, la première se trace en trait plein, la seconde en pointillés.

C'est quoi le principe des actions réciproques ?

Si un objet A agit sur un objet B, alors B agit sur A, en même temps. Quand vous poussez un mur, le mur agit sur vous; quand vous marchez, votre pied pousse le sol vers l'arrière et le sol vous pousse vers l'avant. Les deux actions existent toujours ensemble, même si leurs effets ne se voient pas autant.

Pourquoi la Lune ne tombe-t-elle pas sur la Terre ?

Parce qu'elle a une vitesse qui la fait avancer de côté. La Terre l'attire en permanence et courbe sans cesse sa trajectoire, sans jamais la ramener jusqu'à elle : c'est une orbite. Sans cette attraction, la Lune partirait tout droit, comme la pierre lâchée par une fronde; sans sa vitesse, elle tomberait.

Passer à la pratique

Exercices corrigés : Mouvement et interactions

Une méthode se prouve sur une copie, pas sur une fiche. La série du même chapitre reprend chacun de ces pièges dans un exercice, avec le corrigé rédigé étape par étape.

  • 15 exercices corrigés
  • 150 points
  • 175 minutes
Faire les exercices
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Ce chapitre resservira dans

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