Leçons
 Physique  :
Activités       Cinquième     Quatrième     Troisième        

Troisième : la chimie science de la transformation de la matière

 

8           La chimie 

Objectifs

Démarches d’investigation :

  

 -   L’histoire des métaux

-L’age du cuivre, l’age du bronze, l’age du fer.

-Comment identifier les métaux usuels : le fer, l’aluminium, le zinc, le cuivre, l’rgent, l’or… ?

 -   Les principales utilisations des métaux.

 

I-Distinguer les métaux usuels


1-La couleur

a-Activités : Présenter différents métaux

L’or : de couleur jaune.

Le cuivre : de couleur rouge orangé.

Les autres : éclat gris (plus ou poins blanchâtre) sauf l’argent (plus blanc et plus briant).

Le fer, le zinc et l’aluminium : appréciation plus délicate.

 

b- Conclusion

L’or, le cuivre et l’argent se reconnaissent à leur couleur.

 

2-L’aimant

 

a-Activités :

aimant plus différents métaux (Fe, Al, Cu, Acier…)

 

b-Conclusion

Seul le fer et les alliages contenant du fer (acier) sont attirés par l’aimant

 

3-La densité

        

a-Activités : deux plaques (Al et Cu) de même dimensions.

             -Détérminer le volume de chaque plaque : méthode mathématique et expérimentale

             -Détérminer la masse de chaque plaque

             -Cacul de la densité

                 

b- Conclusion

             L’aluminium est un métal bien moins dense que le cuivre.

 

II-Les principales utilisations des métaux usuels

 

Thème de convergence

 

 

Objectifs

Démarches d’investigation :

  

● Les fils électriques sont en cuivre ou en aluminium : ce sont de bon conducteurs éléctriques.

Pourquoi ne pas utiliser le fer lui aussi conducteur et surtout moins cher ?
 

I-Les conducteurs électriques ?


1-Expérience

 

● Le montage comprend en série un gérérateur(6V) une lampe (6V,100mA), un ampèremétre et des fils de connexion

● On insére entre les points A et B, des objets en matière diverses,

● Observons l’état de la lampe et mesurons l’intensité.

                                                             

2-Résultats

Matière

Etat de la lampe

Intensité du courant (mA)

Cuivre

brille

215

Fer

brille

183

Aluminium

brille

204

Zinc

brille

198

Sucre

Eteinte

0

Sel

Eteinte

0

 

3-Conclusion

 

● Nous pouvons classer les matières en deux catégories :

-les matières conductrices du courant pour lesquelles l'intensité du courant est non nulle. C’est le cas de tous les métaux.

-les matières isolante pour lesquelles l'intensité du courant est nulle.

Ellles ne laissent pas passer le courant éléctrique.C’est le cas du sucre et du sel .

 

II-Le passage du courant électrique dans un métal

  

1-La nature du courant électrique

 
● un métal contient de toute petites particules éléctrisées appeléés éléctrons dont certains dits éléctrons libres, peuvent se déplacer de façon désordonnée dans l’ensemble du métal.

● Les électrons libres de tout métal introduit dans un circuit éléctrique ouvert se déplacent donc de cette manière.

● Lorsqu’on ferme l’interrupteur, le déplacement des éléctrons libres devient ordonné : leurs mouvement d’ensemble constitue le courant élétrique.

● Le générateur provoque la circulation de ces éléctrons libres .

 
2-Le sens de déplacement des électrons libres
 

      

● Le sens du courant élétrique, à l’exterieur du générateur, a été défini, par convention, de la borne+ vers sa borne -.

● Ce sont les éléctrons libres qui participent à la conduction du courant éléctrique dans un circuit fermé. Ils se déplacent à l’extérieur du générateur, de la borne- vers la borne+ ( sens opposé au sens conventionnel du courant éléctrique ).

● Le générateur joue le rôle d’une « pompe à éléctrons » : il attire les éléctrons par sa borne + et les refoule par sa borne -.

 

3-Conclusion

● Dans un conducteur métallique, le courant électrique est dû au déplacement d’ensemble des électrons libres.
● Le sens de déplacement des électrons libres est opposé au sens conventionnel du courant.

 

Thème de convergence

 

I-Conducteurs et isolants

II-Histoire de l’électron

 

-les matières isolante pour lesquelles l'intensité du courant est nulle.

Ellles ne laissent pas passer le courant éléctrique.C’est le cas du sucre et du sel .

 

II-Le passage du courant électrique dans un métal

  

1-La nature du courant électrique

2-Le sens de déplacement des électrons libres
3-Conclusion
● Dans un conducteur métallique, le courant électrique est dû au déplacement d’ensemble des électrons libres.
● Le sens de déplacement des électrons libres est opposé au sens conventionnel du courant.

 

Thème de convergence

 

I-Conducteurs et isolants

II-Histoire de l’électron

  

Q                   C-La conduction électrique dans les solutions ioniques-Leçon

 

Objectifs

Démarches d’investigation :

  

I-Les solutions aqueuses et le courant électrique

  

1-Expérience

● pour tester la conduction électrique de l’eau distillée ou d’une solution aqueuse, réalisons un circuit en série comprenant un générateur de tension continue, un interrupteur, un bécher dans lequel plongent deux électrodes, une lampe et un ampèremètre.

● Intruduisons diverses solutions dans le bécher, observons l’éclat de la lampe et mesurons l’intensité I du courant.


2-Résultats

Solution testées

Corps pur dissous

Eclat de la lampe

I(mA)

Eau distillée

aucun

éteinte

Environ 2mA

Eau salée

Sel (chlorure de sodium)

allumée

Environ 175mA

Eau sucrée

Sucre (saccharose)

éteinte

Environ 3mA

Eau minérale

Sels minéraux

Brille très faiblement

Environ 40 mA

Solution du sulfate de cuivre (II)

Sulfate de cuivre (II) solide

allumée

Environ 200mA

 

  Avec de l'eau distillée (sans ions); la lampe ne s'allume pas alors qu'avec  une solution de NaCl (sel de cuisine + eau distillée), la lampe s'allume. Une solution ionique est donc conductrice du courant électrique. 

 

Qu'est ce qu'une solution ?

  Une solution est un mélange homogène d'un solvant et d'un ou plusieurs solutés.
Exemple : 5 mL d'éthanol dans 50 mL d'eau; l'eau est le solvant et l'éthanol le soluté.
Une solution peut avoir plusieurs états : liquide (eau salée), gazeuse (l'air) ou solide (acier).

Dissolution = Action de dissoudre le soluté dans le solvant.

 

3-Conclusion

● L’eau distillée et l’eau sucrée sont des liquides très peu conducteurs car ils sont essentiellement constitués de molécules (l’eau et de saccharose) qui sont des particules électriquement neutres.

● Leau salée et la solution de sulfate de cuivre (II) sont des solutions conductrices alors que le sel et le sulfate de cuivre (II) solides sont des isolants.

● Dissous dans l’eau, ces composés se dissocient en particules chargées appelées ions qui assurent la circulation du courant.

 

Bilan

● Une solution laisse passer le courant électrique lorsqu’elle contient des ions, particules chargées électriquement, dispersées parmi les molécules d’eau, électriquement neutres. C’est une solution ionique.

 

II-Le passage du courant électrique dans une solution conductrice

  

1-L’étiquette d’une eau minérale

● Une étiquette d’eau minérale nous indique que celle-ci contient deux types d’ions:
   -des ions positifs (ou cations)
   -des ions négatifs (ou anions)
dont la nature et la concentration, en mg/L, sont précisées : l’eau minérale est une solution ionique.

 

● Toute solution étant électriquement neutre, une solution ionique contient donc autant de charges positives que de charges négatives.

● La quantité d’ions contenus dans une eau minérale étant faible, elle conduit le courant électrique.

 

 2-Le sens de déplacement des ions dans les solutions 

● certains ions donneent une couleurs spécifiques aux solutions qui les contiennent :
   -les ions cuivres (II) les colorent en bleu
   -les ions permenganates leur confèrent une teinte viollette.

Cette propriété peut être pour connaître le sens de déplacement des ions dans une solution.

 

● Un circuit en série comprend un génerateur de tension continue , un interrupteur et une bandelette de papier imbibée d’eau salée contenant des ions chlorure et sodium incolores et que l’on sait conductrice du courant électrique.

● Déposant au centre de la bandelette un cristal bleu de sulfate de cuivre (II) et un cristal violet de permanganatede potassium. Branchons le générateur.

 

 déplacement ions             

● Au bout d’une dizaine de minutes, nous pouvons faire deux constatations :

-la coloration bleue due aux ions cuivre (II), ions positifs, s’est déplacée vers l’électrode appelée cathode, reliée à la borne – du générateur ;

-la colorationviolette due aux ions permanganate, ions négatifs, s’est déplacée vers l’électrode appelée anode, reliée à la borne + du générateur.

 

Bilan

● Le passage du courant électrique dans une solution ionique est uniquement assuré par le déplacement des ions.

● Lors du passage du courant électrique dans une solution ionique, les ions positifs se déplacent dans le sens conventionnel du courant électrique. Les ions négatifs se déplacent dans le sens contraire.

 

Thème de convergence

 

I-L’électrolyse et la protection des métaux

II-Les ions et la météorologie

 

Objectifs

Démarches d’investigation : histoire de l'atome

                 

I-Structure de l’atome

       

● Les courant électrique étant dû à un déplacement d’électrons dans les métaux ou d’ions dans les électrolytes, l’atome ne peut plus être considéré comme la plus petite particule insécable constituant la matière.

● Depuis plus d’un siècle, de nombreux modèles d’atomes ont été proposés tenant de mieux en mieux compte de leurs propriétés.

● Nous retiendrons un modèle simple qui représente l’atome par un noyau, placé en son centre, autour duquel gravite(nt) un ou plusieurs électrons.

        

                 

1-Les électrons: 

● les électrons, tous identiques, tournent autour du noyau à très grande vitesse sur des trajectoires que nous ne représenterons plus car elles sont aléatoires. Chacun porte une charge électrique négative élémentaire notée –e, qui est la ● plus petite charge connue.

● Chaque type d’atomes est caractérisé par son nombre d’électrons. Ainsi tout atome hydrogène n’a qu’un seul électron, tous ceux d’oxygène en possèdent 8.

● Dans le modèle actuel, toutes les positions possibles des électrons autour du noyau forment le nuage éléctronique.

 

2-Le noyau:

● le noyau est chargé positivement. Son rayon est environ 100 000 fois plus petit que celui de l’atome. Si l’atome avait pour diamètre la longueur d’un terrain de football (100 m), le noyau aurait 1 millimètre de diamètre !

● tous les atomes n’ont pas le même noyau : la charge éléctrique et la masse varient suivant l’atome considéré.

● L’atome d’hydrogène possède le noyau le plus léger. La masse d’un électron étant environ 2 000 fois plus petite que celle du noyau de l’atome d’hydrogène, la masse de tout atome est donc pratiquement concentrée dans son noyau.

 

3-L’atome et la charge électrique:

● un atome n’est ni positif, ni négatif : il est éléctriquement neutre.

● Le nombre de charge positives élémentaires portées par le noyaud’un atome est donc égal au nombre de charges n égatives «élémentaires présentes dans le cortège électronique, c’est-à-dire au nombre d’électrons.

La charge positives du noyau est opposée à l’ensemble des charges négatives des électrons.

 

II-Les ions

● Les solutions ioniques, conductrices du courant électrique,  contiennent des ions positifs et des ions négatifs.

● Un ion est un atome ou un groupement d'atomes ayant perdu ou gagné un ou plusieurs électrons au cours d'une réaction chimique.

 

1-Les ions positifs:

                                                                       

● Un ion est un atome ou un groupement d'atomes ayant perdu un ou plusieurs électrons au cours d'une réaction chimique.

 

Exemple

● L’ion fer (II) provient d’un atome de fer (Fe) ayant perdu deux électrons. Son noyau possède toujours 26 charges + mais le nuage électronique ne comporte plus que 24 électrons. L’ion fer (II) possède deux charges positives en excès. Son symbole est donc Fe2+

 

2-Les ions négatifs:

  

 

● Un ion est un atome ou un groupement d'atomes ayant gagné un ou plusieurs électrons au cours d'une réaction chimique.

 

Exemple

● L’ion chlorure provient d’un atome de chlore (Cl) ayant gagné un électron. L’ion chlorure possde une charge négative en excès. Son symbole est donc Cl-.

 

● Selon leur structure, il existe :

- des ions monoatiques formés a partir d’un seul atome.

            Exemple : les ions chlorure Cl-, les ions fer (II) Fe2+ , etc

- des ions polyatomiques formés à partir de plusieurs atomes.

            Exemple : les nitrates NO3-, permenganate Mno4-, les ions sulfate SO42- , etc.

  

Thème de convergence

 

I-L’histoire de l’atome

Source : Larousse

 

II-L’histoire du sens du courant électrique

 

Q                   E-Tests de reconnaissance de quelques ions-Leçon

Objectifs

Démarches d’investigation :

I-Les solutions aqueuses ioniques

1-Les noms des solutions ioniques

les noms des solutions aqueuses ioniques nous permettent de connaître les ions qu’elles contiennent. Ainsi, une solution de chlorure de sodium renferme des ions sodium Na+ et  des ions chlorure Cl-.

 

2-La couleur de certaines solutions ionique

certaines solutions ioniques sont colorées à cause des ions qu’elles contiennent : cela permet d’elaborer des hypothèses sur leur contenu.

 

II-Identification de quelques ions

 

1-Principe

pour identifier un ion en solution , on cherche à le faire réagir avec un autre ion connu, de charge contraire, avec lequel il forme toujours le même produit insoluble dans la solution. Ce produit caractéristique est appelé « précipité »

  

2-L’ion cuivre

contenant des ions cuivres CU2+ les solutions de sulfate de cuivre ou de chlorure de cuivre sont bleues. Si nous ajoutons  à ces solutions quelques gouttes de soude, il se forme un précipité de couleur bleu.

 

3-L’ion fer II

une solutions contenant des ions fer Fe2+ est de couleur verdâtre . En y versant de la soude on observe la formation d’un précipité de couleur vert foncé.

 

4-L’ion fer III

Enfin, la présence d'ion fer Fe3+ donne à une solution une teinte jaune – marron. Avec la soude un précipité de couleur rouille apparaît.

Ces précipités proviennent d’une réaction entre les ions Cu2+, Fe2+ ou Fe3+ et les ions hydroxyde HO- contenus dans la soude.

 

5-L’ion chlorure

trois tubes à essais a,b,c contiennent respectivement des solutions de chlorures de sodium, de chlorure de zinc de chlorure de cuivre possédant toutes des ions chlorures CL-. Ajoutons quelques gouttes de nitrates d’argent dans chacune de ces solutions : il apparaît dans les tubes un précipité de couleur blanche qui noircit à la lumière. Ce précipité provient d’ une réaction entre les ions chlorures Cl- et les ions argents.

 

Thème de convergence

     

I-Les ions et l’alimentation

II-Les ions et la protection de la nature

 

Q                   F- Les solutions acides et basiques-Leçon

 

Objectifs

Démarches d’investigation :

 Le citron, l’orange, le vinaigre possèdent une saveur appelé acide. Comment peut-on  <mesurer> cette acidité ? A quoi correspond-elle ? Toutes les solutions aqueuses sont-elles acides ?

                                               

 I-Mesures de pH

1-Le pH :

   Pour savoir si une solution aqueuse possède un caractère acide, on mesure son pH (potentiel en ions hydrogène) car elle peut aussi être neutre ou basique. Le pH est un nombre sans unité.

 

2-Mesures de pH :

Le pH d’une solution se mesure soit avec du papier pH, soit avec un pH-mètre stylo, soit avec une sonde pH-métrique parfois reliée à un ordinateur.

 

Le tableau ci-dessous rassemble les valeurs des pH de différentes solutions aqueuses courantes, le pH de l’eau pure, obtenue par distillation, étant égal à 7.

 

solution

Eau salée

Jus de raisin

Jus de citron

limonade

Eau de javel

Détartrant WC

Déboucheur d’évier

pH

7

4.5

2

3.5

11

1.5

12.5

 

3-Domaines d’acidité et de basicité :

 

-une solution est neutre lorsque son pH vaut 7

-une solution est acide quand son pH est inférieur à7

-une solution est basique si son pH est supérieur à 7.

Ainsi, parmi les solutions téstées ;

-jus de raisin et jus de citron, limonade, détartrant WC sont acides,

-l’eau saléé, comme l’eau distillée, est neutre,

-l’eau de javel et le déboucheur d’évier sont basiques.

 

II-Les ions H+ et OH-

  

1-Solutions neutres :

Les solutions aqueuses qui contiennent souvent différents solutés, en particullier sous forme d’ions, referment toutes des ions hydrogène H+, et des ions hydroxydes HO-. Lorsque les nombres d’ions hydrogène H+ et hydroxyde HO- sont identiques, la solution est neutre.

  

2-Solutions acides et basiques :

Si le nombre d’ions hydrogène H+ est supérieur au nombre d’ions hydroxyde HO-, la solution est acide.

Si le nombre d’ions hydroxyde HO- est supérieur au nombre d’ions hydrogène H+, la solution est basique.

 

III-Dilution d’une solution

  

1-Les solutions diluées :

Mesurons le pH de l’acide chlorhydrique contenu dans un bécher puis diluons progressivement cet acide tout en continuant les mesures.

 

2-Conclusion :

Plus on dilue une solution acide, plus son pH augmente mais en restant toujours inférieur à 7 : la solution demeure acide mais elle l’est de moins en moins.

De même, lorsqu’on dilue une solution basique, son pH diminue et tend vers 7 : elle devient moins basique.

 

Thème de convergence

               

      

 I-Les pluies acides

 

           

Q                   G-La réaction entre l’acide chlorhydrique et le fer-Leçon

 

Objectifs

Démarches d’investigation :

 Quelle est la composition de l’acide chlorhydrique ? Pourquoi est-il conditionné dans des bouteilles en plastique ou en verre mais jamais dans des récipients en acier ?
 

I-La composition de l’acide chlorhydrique

1-L’ion hydrogène :

L’acide chlorhydrique, comme son nom l’indique, est une solution de caractère acide. Son pH est donc toujours inférieur à 7, ce que confirme la mesure réalisée : pH = 1.10 . Cette valeur révèle une forte acidité, indiquant la présence dans la solution d’une grande quantité d’ions hydrogèneH+.

 

2-L’ion chlorure :

Versons quelques goutes de nitrate d’argent dans un peu d’acide chlorhydrique : aussitôt apparaît un précipité blanc qui noircit peu à peu à la lumière, révélent la présence d’ions chlorure Cl-.

     

 

II-Réaction entre l’acide chlorhydrique et le fer

  

1-La réaction :

Dans un tube à essais contenant de la poudre de fer, ajoutons délicatement de l’acide chlorhydrique.

Une réaction a lieu, produisant notamment des bulles de gaz qui remontent à la surface du liquide.

 

2-Le dihydrogène :

Présentons une allumette enflamée à l’orifice du tube précédent : le gaz formé

s’enflamme en produisant une légère détonation, puis, ensuite, brûle sans bruit.

Cette expérience caractérise le gaz dihydrogène de formule H2.

  

Remarque : Gaz incoloe, inodore, très léger (environ 15 fois plus léger que l’air), le dihydrogène est très inflammable, donc dangereux à manipuler. Il peut former avec l’air un mélange qui explose à la moindre flamme ou étincelle.

  

3-La solution obtenue :

Laissons la réaction se dérouler puis versons la solution obtenue, devenue verdâtre, dans deux tubes à essais. Dans l’un, ajoutons du nitrate d’argent : il se forme un précipité blanc noircissant à la lumière, preuve de la présence d’ions chlorure Cl-.

Dans l’autre, ajoutons un peu de soude : il apparaît aussitôt on précipité vert foncé. Ce test déjâ rencontré révèle la présence d’ions fer (II), Fe2+.

La solution obtenue dans le tube à l’issue de la réaction est donc une solution de chlorure de fer (II).

 

4-Intérprétation :

Le pH de la solution obtenue, de valeur voisine de 6, étant supérieur à celui de l’acide chlorhydrique initial – pH=1.10 - l’acidité du milieu a donc diminué.

Des ions hydrogène ont disparu : ils ont réagi avec des atomes de fer, de formule Fe, qui ont alors perdu chacun deux électrons en se transformant en ions fer (II), Fe2+.

Ces électrons ont été gagnés par les ions hydrogène H+ permettant ainsi la formation du gaz dihydrogène H2.

Les ions chlorure présents dans l’acide se retrouvent dans les produits en même nombre qu’au départ.

                                       

III-Ecriture de la réaction chimique

  

1-Réactifs et produits :

La réaction entre l’acide chlorhydrique et le fer est une transformation chimique car :

    – des réactifs ont disparu : l’acide chlorhydrique et le fer  

    – des prodiuts sont apparus : le dihydrogène et le chlorure de fer (II).

 

2-La réaction chimique :

Selon les règles étudiées en classe de 4e, la réaction chimique exprimant la transformation observée s’écrit :

 

Fer + acide chlorhydrique                       dihydrogène + chlorure de fer (II).

 

Remarque :

Les ions chlorure Cl- n’intervenant pas dans la réaction, la réaction chimique peut aussi s’écrire :

 

Ions hydrogène + fe                          dihydrogène + ions fer (II).

 

Thème de convergence

 

 

Q                   H-La pile électrochimique-Leçon

Objectifs

Démarches d’investigation :

 

Nombre d’appareils électriques fonctionnent à l’aide de piles électrochimiques : télécommande de télévision, baladeur MP4, calculatrice, etc. Comment une pile peut-être source d’énergie électrique ?

 

I-Une pile électrochimique

  

1-La pile Volta :

En 1800, A. Volta présente la première pile électrochimique constituée d’un empilement de 24 petites « piles élémentaires » formmées chacune d’une rondelle de carton imbibée d’eau salée placée entre une rondelle de cuivre et une rondelle de zinc.

  

2-La pile au sulfate de cuivre :

Reprenons l’idée de Volta mais en replaçant l’eau salée par une solution conductrice de sulfate de cuivre (II) dans laquelle nous plongeons une lame de cuivre et une lame de zinc. Un voltmètre placé entre les deux lames, borne « V » au cuivre, indique une tension U est égal, environ, 1V : nous avons créé une pile dont la lame de cuivre constitue la borne positive puisque U > 0.

Enlevons le voltemètre et relions maintenant les lames par une lampe (1,3 V – 60mA) pour fermer le circuit. La lampe s’allume : la pile fournit du courant électrique dont la conduction est assurée par les électrons dans les fils et par les ions dans la solution.

      

II-La pile au sulfate de cuivre II

  

1-La réaction chimique :

 

Expérience

Dans un tube à essais contenant un peu de zinc en poudre, ajoutons une solution de sulfate de cuivre (II°.

Au bout de quelques minutes, la solution s’est décolorée et un dépôt rougeâtre est apparu sur le zinc.

La paoi du tube à essais est chaude : la réaction chimique entre le zinc et le sulfate de cuivre (II) dégage gde l’énergie thermique.

Versons dans la solution restante quelques gouttes de soude. Un précipité blanc apparaît mettant en évidence la présence d’ions zinc, Zn2+.

Interprétation

Il y a réaction chimique entre le zinc et les ions cuivre (II) de la solution. Du zinc disparaît en se transformant en ions zinc, Zn2+, incolores, par perte de deux électrons par atome.

Les ions cuivre (II), Cu2+, colorant en bleu la solution, disparaissent en captant chacun de électrons cédés par le zinc, formant des atomes de cuivre qui se déposent sur le zinc restant. Les ions sulfate restent en même nombre dans la solution.

 

La réaction traduisant la transformation chimique s’écrit :

 

sulfate de cuivre (II) + zinc > sulfate de zinc + cuivre

 

2-Le fonctionnement :

 

D’où vient le courant fourni par une pile dans un circuit fermé ?

La lame de zinc est la borne – de la pile. Elle fournit les électrons qui constituent le courant électrique à l’extérieur de la pile : ils proviennent de la transformation d’atomes de zinc, Zn, en ions zinc, Zn2+, qui passent en solution. Dans les conducteurs métaliques, en sens inverse du courant, les électrons rejoignent la lame de cuivre, borne + de la pile.

Sur cette plaque, au contact de la solution, ces électrons sont captés par les ions cuivre (II), Cu, qui se déposent sur le la lame de cuivre.

 

La solution s’appauvrit en ions Cu2+ : la teinte bleue disparaît.

Les électrons cédés par le zinc ont servi à créer un courant électrique dans le fil électrique avant d’être consommés par les ions sulfate et Cu2+, ces derniers étant peu à peu remplacés par les ions Zn2+.

Nous retrouvons la même réaction chimique qu’en 1 mais elle n’a lieu que lorsque la pile fonctionne.

 

L’usure d’une pile

L’énergie mise en jeu dans une pile en fonctionnement provient d’une réaction chimique : la consommation des réactifs, ici le zinc et les ions cuivre (II), entraîne l’« usure » de la pile. L’observation d’une pile usagée confirme cette consommation des réactifs : l’enveloppe de zinc est « rongée ».

 

Remarque :

Les piles actuelles fonctionnent sur le même principe mais avec d’autres réactifs.

 

Thème de convergence

 

I-La pile à combustible

II-L’histoire de la pile

 

 

Q                   I-La synthèse d’espèces chimiques-Leçon

 

Objectifs

Démarches d’investigation :

                                                          

I-L’arome de banane

 

 1-Les arômes naturels

Certaines substances naturelles, végétales ou animales possèdent des aromes spécifiques (fraise, menthe….).

Ces aromes naturels sont des mélanges complexes d’une molécule principale, responsable du goût et de l’odeur, avec parfois plus de cent autres molécules participant à leur richesse aromatique.  D’extraction coûteuse, on les remplace souvent par des arômes de synthèse pour parfumer les aliments.

                                                              

   2-Les arômes de synthèses

Un arôme de synthèse* est obtenu par transformation chimique. Il est formé de la molécule principale de l’arôme naturel, soit seule, soit en mélange simple.

Moins cher que l’arôme naturel, l’arôme de synthèse s’obtient souvent facilement et en grande quantité.


   3-Synthèse de banane

La molécule esssentiellement responsable de l’arôme des bananes et l’acétate d’isoamyle.

 

La synthèse :

-introduire dans un tube à essais 5 cm3 d’alcool isoamylique, 4 cm3 d’acide acétique et quelques gouttes d’acide sulfurique ;

-munir le tube à essais d’un réfrigérant à air et le placer dans l’eau chaude pendant quelques minutes ;

-verser, après refroidissement, le contenu du tube dans de l’eau très salée : l’arôme surnage car il n’est pas miscible à l’eau salée ;

-isoler l’arôme grâce à une ampoule à décanter.

II-Le nylon

 

   1-Les matières artificielles

Après avoir synthétisé des espèces chimiques naturelles,l’homme a crée de nouvelles molécules n’existant pas dans la nature : ce sont des matières artificielles comme les matières plastiques ou les tissus tel le nylon.

 

   2-Quelques tissus artificielles

Les fibres artificielles dont les plyamides (ex : nylon), les polyesters (ex : tregal) et les acryliques (ex : dralon) sont apparues au XXè siècle concurrençant les fibres d’origines végétales (coton, lin) ou animale (laine, soie). Elles sont souvent synthétisées à partir de matières premières extraites du pétrole.

 

   3-La synthèse du nylon 6-10

Le premier nylon (le 6-6) fut créé aux  Etats-Unis en 1938 par l’équipe du chimiste Wallace Carothers.

Le nylonr 6-10 s’obtient en versant avec précaution l’une sur l’autre les deux sollutions non miscibles contenant les réactifs : celle d’hexaméthylène diamine sur celle de chlorure de sébacoyle.

La réaction de synthèse s’effectue au contact des deux liquides : un film translucide de nylonr se forme, que l’on tire à l’aide d’une pince pour en faire un fil.

 

   4-Les macromolécules

Les matières artificielles sont souvent constituées de macromolécules pouvant contenir des milliers d’atomes résultant de deux types de réactions de polymérisation* :

-les réactions de polyaddition où de nombreuses molécules se relient entre elles pour former une longue chaîne d’atômes. Ex. : le polyéthylène fabriqué à partir de l’éthylène C2H4.

-les réactions de condensation au cours desquelles il se forme une petite molécule qu’il convient d’éliminer.Ex. :synthèse du nylonr 6-10 avec formation de molécules de chlorure d’hydrogène HCl.

 

III-L’utilisation des matières de synthèses

  

   1-Les médicaments

Initialement à base de plantes, les médicaments ont connu une évolution considérable au cours du XIXe siècle avec la mise au point de molécules nouvelles.

L’exemple le plus marquant est sans doute l’aspirine.

Dès l’Antiquité, pour soigner la fièvre et les douleurs, on utilise l’écorce de saule dans la molécule active , la salicine, est isolée en 1825. En 1889, on réalise la synthèse d’une molécule dérivée de la salicine, l’acide acétylsalicylicique, mieux tolérée par l’organisme et connue sous le nom d’aspirine.

 

   2-Les matières plastiques

En 1870, deux americains, les frères Hyatt, élaborent la première matière plastique artificielle, le celluloïd, pour remplacer l’ivoire  dans la fabrication des boules de billard.

Tout au long du XXe siècle, les inventions se succèdent et de nouvelles macromolécules voient le jour : polyéthylène (PE), polystirène (PS), polychlorure de vinyle (PVC), etc.

Les matières plastiques ont prit une large place dans notre vie quotidienne :

-emballages étanches et bon marché ;

-pièces d’automobiles inoxydables et légères permettant de réduire la consommation de carburant ;

-portes et fenêtres isolantes...

 

   3-Le sport

Si les perchistes actuels utilisaient des perches en bambou et les skieurs d’antiques planches en bois, leurs performances seraient nettement moins bonnes !

La mise au point de nouveaux matériaux a permis de battre sans cesse des records : perche souple en fibre de verre et de carbone, ski en résine époxy, balle de tennis en élastomère, revêtemment de piste d’athlétisme en résine de polyuréthane…

Les fibres textiles utilisées pour fabriquer les vêtements des sportifs (l’élasthane, le lycrar, le gore-texr, etc.) ont aussi beaucoup évolué : ils sont légers, confortables, élastiques et absorbent la transpiration. Ils contribuent également à améliorer les performances.

 

   4-Les savons et les détergents

Les premiers savons connus datent de l’Egypte ancienne : ces savons primitifs étaient un mélange de produits gras (graisse animale ou huile d’olive) avec de la pâte de cendres.

C’est le chimiste français Michel-Eugène Chevreul qui, en 1823, explique la « saponification », c’est-à-dire la réaction de synthèse permettant de fabriquer du savon en faisant agir à chaud de la soude concentrée sur de l’huile.

Les shampooings, gels douche et détergents divers, dont les lessives, font ensuite leur apparition.

 

   5-Les produits de beauté

Depuis le XVIè siècle, Grasse, ville des Alpes-Maritimes, est célèbre pour ses parfums élaborés à partir des fleurs cultivées aux alentours : roses, lavande, jasmins, etc.

L’extraction d’une essence naturelle de fleurs nécessitant des traitements très onéreux, nombre d’essences sont d’origine synthétique.

Les crèmes diverses, rouges à lèvres, déodorants, etc. complètent la chimie de synthèse des produits de beauté.

 

   6-La chimie et l’environnement

Accusée de polluer la nature, la chimie qui a su élaborer de nombreux produits pour faciliter notre vie quotidienne, peut aussi être mise à profit pour réstaurer l’environnement.

La création de filtres pour les fumées d’usines, l’épuration chimique de l’eau, la mise au point de matières plastiques biodégradables ou recyclables en tissu polaire par exemple, le chaulage pour réduire les effets des pluies acides sur les sols, le recyclage de l’aluminium, de l’acier ou celui des pneus que l’on incorpore dans le béton, etc. sont autant d’exemples où la chimie intervient pour améliorer le cadre de vie.

 

Thème de convergence

 

I-Les produits de synthèses et l’agriculture

II-L’histoire des colorants
 

 


Troisième : Energie électrique

  

8           Eléctricité et l’énergie électrique

Objectifs

Démarches d’investigation :

 

I-L’aternateur de bicyclette 


    1-Observations

   Pour allumer les lampes d’une bicyclette, on met le galet de l’alternateur (dynamo) en contact avec l’une des roues qui doit tourner.

   A l’arrêt, l’alternateur ne fournit aucune énergie électrique.


 

2-L’alternateur

   Un alternateur est constitué de deux parties principales : une bobine et un aimant cylindrique.

Grâce au galet, la roue de la bicyclette apporte de l’énergie mécanique – appelé ici l’énergie cinétique car il y a mouvement – à l’aimant de l’alternateur en le faisant tourner devant la bobine.

 

   3-L’alternateur est un générateur

   Relions un voltmètre  à une pile puis à l’alternateur de bicyclette.

Avec la pile, le voltmètre indique une tension constante positive.

   Avec l’alternateur, dès que l’aimant tourne la tension aux bornes de l’alternateur n’est pas constante, elle varie au cours du temps et est alternativement positive ou négative.

   Les bornes de l’alternateur changent de signe régulièrement dans le temps si l’aimant tourne à vitesse constante.

Si l’alternateur alimente un circuit électrique fermé, le courant qui y circule change aussi régulièrement de sens.

L’énergie mécanique reçue par l’alternateur est convertie en énergie électrique.

 

II-La production de courant alternatif

  

    1-L’aimant et la bobine

   Branchons le voltmètre aux extrémités d’une bobine et approchons rapidement de celle-ci l’un des pôles d’un aimant droit.

   Le mouvement de l’aimant provoque l’apparition d’une tension électrique brève entre les extrémités de la bobine.

   La déviation de l’aiguille du voltmètre dépend du pôle d’aimant utilisé – Nord ou Sud – et de son mouvement vis-à-vis de la bobine – approche ou éloignement.

   Si l’aimant est animé d’un mouvement de va-et-vient, la tension produite aux bornes de la bobine est variable au cours du temps et alternative, chaque borne de ce générateur étant alternativement positive puis négative.

 

                                              

  2-Le mouvement de rotation

   Dans la pratique, il est plus simple de créer un mouvement de rotation qu’un mouvement de va-et-vient.

   Lorsque l’aimant tourne devant la bobine, ou inverssement, une tension alternative apparaît entre les extrémités de cette dernière : cette tension permet d’allumer une lampe ou de faire tourner un moteur.

 

   Un alternateur se compose d’une bobine et d’un aimant. En pratique, c’est la rotation de l’aimant devant la bobine qui crée la tension : l’énergie mécanique reçue par l’alternateur est convertie en énergie électrique mais aussi en énergie thermique perdue.

 

III-Conversions de l’énergie dans les centrales électriques

  

   1-Les centrales hydroélectriques

   Les centrales de haute ou de moyenne chute. Les centrales hydroélectriques utilisent la « force » de l’eau en mouvement qui possède ainsi de l’énergie mécanique.

 

Le principe de fonctionnement :

-un barrage permet de créer un lac de retenue en altitude ;

-de la partie inférieure du barrage, l’eau s’écoule vers la centrale située en contrebas dans des canalisations appelées conduites forcées ;

-parvenue à la centrale sous très forte pression, l’eau fait tourner une turbine qui entraîne en rotation l’électroaimant d’un alternateur : une tension électrique alternative est ainsi créée entre les extrémités de la bobine.

L’utilisation d’un électroaimant* au lieu d’un aimant permet d’augmenter la puissance de la centrale.

 

Une centrale marémotrice fut inaugurée en 1966 dans l’estuaire d’une rivière bretonne, la Rance. C’est le déplacement de l’eau lors des marées montantes ou descendantes qui fait tourner les turbines.

Une centrale hydroélectrique comprend plusieurs alternateurs. Sa puissance dépend de la hauteur de chute et du débit de l’eau.

                         
   2-Les centrales thermiques à flamme

   Dans une centrale thermiques à flamme, la turbine couplée à l’alternateur tourne grâce à l’énergie mécanique de la vapeur d’eau arrivant sous forte pression.

   Cette vapeur d’eau provient de la vaporisation d’eau liquide grâce à l’énergie thermique qu’apporte une réaction de combustion. A la sortie de la turbine, la vapeur d’eau est refroidie en eau liquide qui retourne dans la chaudière.

   L’énergie thermique provenant de la combustion est donc convertie partiellement en énergie électrique, le reste est perdu en évacuation des produits de combustion, en échauffement des pièces mécaniques.

 

  

   3-Les centrales thermiques nucléaires

                

  

   4-Les centrales éoliennes

  

 

Thème de convergence

I-Les sources d’énergie

II-La production de l’énergie électrique

 

Q                   B-Tension continue et tension alternative-Leçon


 

Objectifs 

Démarches d’investigation :

 

I-La tension continue

 

   1-Expériences

   Un circuit est composé d’une pile reliée à un voltmètre branché entre ses bornes, d’un interrupteur et de deux DEL en dérivation protégées par une résistance et montées en sens inverse.

 

  Fermons le circuit : la DEL 1, branchée dans le sens passant, brille tandis que la DEL 2, branchée en sens inverse, reste éteinte.

 

   Le voltmètre indique une valeur constante U = 4.45 V.

Inversons les bornes de la pile : c’est la DEL 2 qui brille, la DEL 1 est éteinte et le voltmètre indique U = -4.45 V.

 

Tout a été inversé par rapport à la situation précédente.

 

   2-La tension continue

La pile impose un sens au courant électrique grâce à la tension continue qu’elle délivre.

 

La pile est un générateur de tension continue : la valeur de la tension entre ses bornes est constante au cours du temps.

Un tel générateur possède une borne + et une borne -.

 

II-La tension alternative

  

   1-Expérience

   Dans le circuit précédent, remplaçons la pile par un générateur Très Basse Fréquence, noté générateur TBF :

-les DEL 1 et 2 s’allument alternativement ;

-la tension relevée par le voltmètre prend des valeurs variables dans le temps, alternativement positives et négatives.

                                                                       

   2-Le générateur TBF

   Dans le circuit, le courant électrique change régulièrement de sens comme si on y branchait une pile tantôt dans un sens tantôt dans l’autre.

 

Un générateur de tension alternative délevre une tension qui varie au cours du temps, tantôt positive, tantôt négative.

Les bornes du générateur changent de signe régulièrement.

 

III-La tension délivrée par un générateur TBF

  

   1-Expérience

Le tableau ci-contre contient les valeurs de la tension aux bornes du générateur TBF utilisé en fonction du temps.

 

durée (en s)051015202530354045505560657075
tension (en V)-1,15-2,79-3,31-2,61-0,811,212,763,222,300,50-1,65-3,04-3,31-2,08-0,171,87

  

   2-Le graphique

   Pour tracer ce graphe, graduons l’axe des abscisses en secondes (s) et l’axe des ordonnées en volts (V).

La tension aux bornes du générateur TBF est :

-variable au cours du temps ;

-alternativement positive et négative, ce qui correspond à un changement de signe des bornes du générateur ;

-sinusoïdale : la courbe tracée est une sinusoïde.

                                        

La tension délivrée par un générateur TBF utilisé sur le mode ~ est une tension alternative et sinusoïdale.

 

IV-Caractéristiques d’une tention alternative

 

   1-La période

   Le graphe précédent est formé de la répétition d’un « motif élémentaire » qui se reproduit identique à lui-même tout au long de la courbe : la tension est dite périodique. La durée de ce motif représente la période T de la tension alternative sinusoïdale délivrée par le générateur.

Dans notre exemple, la période T de la tension vaut 50 s.

 

   2-Tension maximale et minimale

   Ce même graphe montre que la tension alternative varie entre deux valeurs extrêmes, l’une positive notée Umax, l’autre négative notée Umin  telle que Umin = - Umax. Ici, Umax = 3 V et Umin = - 3 V = - Umax.

Un générateur TBF peut délivrer d’autres formes de tensions alternatives périodiques.

 

   La période, notée T et exprimée en seconde (s), d’une tension alternative est le plus petit intervalle de temps au bout duquel la tension reprend la même valeur en variant dans le même sens. La tension sinusoÏdale est une tension alternative périodique.

   La valeur maximale d’une tension alternative Umax, exprimée en volts (V), est sa valeur aux sommets de la courbe.

Toutes les valeurs prises par une tension alternative sont comprises entre Umax et Umin = - Umax.

Une tension alternative est caractérisée par :

-sa période T exprimée en seconde (s) ;

-sa valeur maximale Umax exprimée en volts (V).

 

Thème de convergence

 

I-Représentation d’une tension alternative à l’aide d’un tableur graphique

 

Q                   C-L’oscilloscope-Leçon

 

Objectifs

Démarches d’investigation      

 

I-Observation d’une tention continue       

 

   Observations

Repérons sur l’écran de l’oscilloscope un « motif élémentaire » et comptons sur l’axe horizontal le nombre X de divisions correspondant à sa période : X = 4 divisions.

 

   1-Utilisation de l’oscilloscope sans balayage

   Réglons l’oscilloscope de manière à obtenir un point lumineux, appelé spot, au centre de l’écran.

Fixons la sensibilité verticale S à 2 volts par division, notée S = 2V/div et relions un générateur de tension continue variable aux bornes d’entrée de l’oscilloscope .

   Faisons varier la tension : le spot dévie proportionnellement à le tension délivrée par le générateur, le facteur de proportionnalité étant S comme le montre le tableau ci-dessous.

 

Tension du générateur U (V)

0

2

4

6

Déviation du spot Y (div)

0

1

2

3

Quotient U/Y

 

/

2

2

2

 
 
  

   2-Utilisation de l’oscilloscope avec balayage

Gardons S = 2 V/div et U = 6 V et actionnons maintenant la « base de temps », c’est-à-dire la commande qui provoque le balayage horizontal du spot sur l’écran. La durée de balayage θ est le temps mis par le spot pour parcourir une division horizontale de l’écran gradué. Cette durée est réglable et s’exprime en secondes ou millisecondes ou même en microsecondes par division (s/div, ms/div, µs/div ; 1ms = 10-³s, 1µs = 10-6 s).

-Si θ = 0.5 s/div, le spot se déplace horizontalement et lentement, traversant l’écran de largeur 10 divisions en 5 s à Y = 3 divisions au-dessus de l’axe centrale puisque U = 6 V.

-Si θ = 5 ms/div, le spot met 50 ms pour traverser l’écran et on observe alors une ligne continue horizontale : cela constitue l’oscillogramme de la tension U.

                                                       

La tension U appliquée à l’oscilloscope et la déviation verticale Y du spot sont des grandeurs proportionnelles :

                

U = S.Y

U : Tension (V) 

S : Sensibilité Verticale (V/div)

Y : Déviation verticale  (div)

 

L’oscillogramme d’une tension continue est une ligne droite horizontale.

 

II-Observation d’une tension sinusïdale

  

   1-Utilisation de l’oscilloscope sans balayage

Branchons un générateur de tension alternative sinusoïdale 12 V aux bornes de l’oscilloscope sans balayage.

Le spot effectuant des oscillations très rapides entre deux points qui correspondent aux valeurs maximale et minimale de la tension, on observe un segment vertical.

 

   2-Utilisation de l’oscilloscope avec balayage

Enclonchons le balayage de l’oscilloscope : le spot effectue alors deux mouvements simultanés :

-un mouvement vertical entre les valeurs extrêmes de la tension ;

-un mouvement horizontal de gauche à droite.

La combinaison de ces deux mouvements donne sur l’écran un oscillogramme qui est une sinusoïde.

 

   3-La tention maximale

Le nombre de divisions correspondant à la déviation maximale du spot au-dessus de la ligne horizontale centrale est Ymax = 3.4 divisions.

La sensibilité verticale étant ici réglée sur 5 V/div, la valeur maximale de la tension sinusoïdale est donc Umax = 5 X 3.4 = 17 V.

Toutes les valeurs prises par cette tension alternative sinusoïdale sont comprises entre Umin = - 17 V et Umax = 17 V.

 

 Lorsqu’un générateur de tension alternative est branché aux bornes d’un oscilloscope sans balayage, le spot décrit un segment vertical.

L’oscillogramme d’une tension alternative sinusoïdale observé sur l’écran d’un oscilloscope avec balayage enclenché est une sinusoïde.

La valeur maximale Umax d’une tension alternative est le produit de la sensibilité verticale de l’oscilloscope par la déviation maximale du spot.

                                                                Umax = S.Ymax

 Umax : V

 S : V/div

 Ymax : div

 

III-La période d’ une tension sinusoïdale

    

   Observations

Repérons sur l’écran de l’oscilloscope un « motif élémentaire » et comptons sur l’axe horizontal le nombre X de divisions correspondant à sa période : X = 4 divisions.

La durée de balayage θ = 5 ms/div = 5.10-3 s/div.

La valeur de la période T de la tension s’obtient par le produit des grandeurs X et θ.

               T = 4 X 5.10-3 = 20.10-3 s soit 20 ms.

L’oscilloscope permet de mesurer des temps très courts, descendant jusqu’à la microseconde (1µs = 10-6 s).

 

IV-La fréquence d’une tension sinusoïdale

 

 1-Définition

La fréquence f d’un phénomène périodique est le nombre de fois qu’il se reproduit identique à lui-même par seconde. C’est donc le nombre de périodes en une seconde.

 

   2-Mesure de la fréquence

La fréquence d’une tension sinusoïdale se mesure avec un multimètre utilisé en fréquencemètre.

ci-dessous figurent quelques exemples de fréquences.

 

Tension du secteur en France

50 Hz

Ondes Radio AM

30 kHz à 30 MHz

Télévision UHF

300 MHz à 3 GHz

Microprocesseur d’ordinateur

4 GHz

 

   3-Relation entre la fréquence et la période

Utilisons un générateur TBF dont on peut faire varier la fréquence f de la tension sinusoïdale qu’il délivre.

Branchons en dérivation à ses bornes un oscilloscope. Faisons varier la fréquence de la tension délivrée, notons cette fréquence et mesurons, grâce à l’oscilloscope, la période T de la tension.

Les résultats obtenus sont reportés dans le tableau ci-dessous où figure également le produit f.T .

 

F (Hz)

50

100

200

500

T (s)

20.10-³

10.10-³

5.10-³

2.10-³

f.T

1

1

1

1

 

Le produit f.T est toujours égal à 1 si la fréquence f est exprimée en hertz (Hz) et la période en seconde (s).

Cela peut aussi se traduire par la relation f = 1/T.

La fréquence f du secteur en France valant 50 Hz, la période de la tension sinusoïdale délivrée par le secteur vaut :

                            T = 1/f, soit T = 1/50 s = 0.02 s = 20 ms,

Ce que confirme l’oscillogramme qui reproduit l’allure de la tension du générateur de collège branché sur le secteur sans modification de la fréquence.

Un fréquencemètre ne mesure que les fréquences f des tensions alternatives sinusoïdales et est limité en gamme de mesures. Lorsque les fréquences deviennent trop grandes, on peut calculer leurs valeurs en mesurant leur périodes associées grâce à l’oscilloscope et en appliquant la relation f = 1/T en faisant bien attention aux unités à employer. On pratique de même lorsque les tensions alternatives ne sont pas sinusoïdales.

 

La fréquence f d’un phénomène périodique est le nombre de périodes en une seconde. Elle s’exprime en hertz (Hz).

Un fréquencemètre permet de mesurer la fréquence sinusoïdale.

La fréquence f de tout phénomène périodique est liée à sa période T, exprimée en secondes, par la relation :

                                                                     

                                                                       f  =     1/T

f en Hz

T en S

 

L’oscilloscope, prmettant de mesurer des périodes très courtes, permet de connaître, grâce à la relation précédente, la valeur de fréquences très élevées.

 

Thème de convergence

 

I-Utilisation de l’oscilloscope

II-Utilisation d’un fréquencemètre

 

Q                   D-Le voltmètre et la tension sinusoïdale-Leçon

 

Objectifs

Démarches d’investigation :

I-Le générateur de tension alternative

 
1-Allumage d’une lampe

- Branchons une lampe « 6 V – 0.1 A » aux bornes d’un générateur de tension continue 6 V, notée 6 V =.

Un luxmètre* placé à proximité de la lampe mesure son éclairement : il indique 390 lux.

- Branchons cette même lampe aux bornes d’un générateur de tension alternative 6 V, notée 6 V ~.

La lampe éclaire de la même façon que précédemment comme l’indique le luxmètre placé dans les mêmes conditions. 
 

2-Définition de la tension efficace

Visualisons à l’oscilloscope, réglé sur la sensibilité verticale S = 5V/div, la tension délivrée par le générateur de tension continue 6 V : on observe une ligne horizontale indiquant que la valeur de la tension ne varie pas au cours du temps.

Sans changer les réglages de l’oscilloscope, branchons-le aux bornes du générateur de tension alternative 6 V.

La sinusoïde observée dépasse fortement, à son maximum, la valeur 6 V alors que l’éclat de la lampe est resté le même dans les deux expériences d’allumage précédentes ! la valeur  « 6 V » représente la valeur efficace de la tension alternative utilisée car elle produit le même effet thermique dans la lampe qu’une tension continue de valeur 6 V.

Les valeurs des tensions indiquées sur les générateurs de tensions alternatives sont des valeurs efficaces.

 

La valeur d’une tension continue reste constante au cours du temps.

La valeur efficace, notée U, d’une tension alternative est la valeur de la tension continue qui produirait les mêmes effets thermiques que cette tension alternative.

 

II-Valeur maximale et efficace d'une tension sinusoïdale

                                   

1-Mesure de la tension maximale
Mesurons, grâce à l’oscilloscope, la valeur maximale Umax de la tension sinusoïdale délivrée par un générateur. La relation Umax = S.Ymax nous donne ici Umax = 8.5V.
 
2-Mesure de la tension efficace

Branchons un voltmètre réglé en alternatif aux bornes du générateur précédent.

Il indique une valeur constante, qui reste identique même si on inverse le branchement.

C’est la valeur efficace, notée U, de la tension sinusoïdale : ici u = 6V.

 
3-Relation entre la valeur efficace et maximale

Mesurons les valeurs maximales umax et efficaces U de diverses tensions sinusoïdales.

Les résultats sont récapitulés dans le tableau ci-dessous dans lequel figurent les quotients Umax/U.

Umax (V)

1.4

2.8

5.7

8.5

17

U (V)

1.0

2.0

4.0

6.0

12

Umax/U

1.4

1.4

1.4

1.4

1.4

Les quotients Umax/U sont identiques aux incertitudes de mesures près : Umax et U sont des grandeurs proportionelles.

On peut écrire Umax = A.U avec A = 1,4.

Des mesures plus précises montrent que A = √2
 
4-Tension efficace du secteur

La tension efficace du secteur apparaît toujours sur les plaques signalétiques des appareils domestiques à brancher sur le secteur : elle vaut 230V.

On en déduit : Umax = 230×√2 = 325V : la tension aux bornes d’une prise de courant varie entre -325V et +325V.

 

La valeur maximale Umax d’une tension sinusoïdale se mesure grâce à un oscilloscope.

Elle égale au produit de la déviation maximale Ymax du spot par la sensibilté verticale S : Umax = S.Ymax.

On mesure la valeur efficace, notée U, d’une tension alternative sinusoïdale avec un voltmètre utilisé en mode alternatif.

Pour une tension sinusoïdale, les valeurs maximales Umax et efficace U de la tension sont proportionelles : Umax =U. √2, soit Umax = 1,4.U.

 

 

Thème de convergence

 

I-Utilisation d’un voltmètre en alternatif

 

1-Préparer le multimètre en mode voltmètre alternatif

Etape 1 : Placer le sélecteur rotatif du multimètre dans la zone Volt (symbole V) en courant alternatif (symbole ~).

Etape 2 : Choisir le calibre le plus grand.

Etape 3 : Place un fil noir dans la borne COM et un autre de couleur rouge dans la borne V.

 

2- Placerle multimètre ans un circuit électrique

Etape 4 : Sans débrancher aucun fil du circuit, placer le voltmètre en dérivation entre les bornes du dipôle dont on veut mesurer la valeur efficace de la tension sinusoïdale qui l’alimente.

 

3- Mesurer la valeur efficace d’une tension sinusoïdale

Etape 5 : Lire la valeur de la tension mesurée sur le plus grand calibre. Exemple : Si l’écran affiche 006, la valeur efficace    est proche de 6V.

Etape 6 : Pour plus de précision, choisir le calibre immédiatement supérieur à loa valeur mesurée précédemment.

Etape 7 : Lire la valeur efficace de la tension sur le nouveau calibre. Si l’écran affiche 6.12, alors la valeur efficace de la tension est U = 6.12V.

Attention ! Si le signe l apparaît à gauche de l’écran, le calibre utilsé est trop petit : prendre un calibre plus grand.

Remarque : En alternatif, il n’apparaît jamais de signe «-»  devant la valeur affichée et la couleur des fils n’a pas d’importance car les bornes des dipôles sont interchangeables.

 

Q                   E-La puissance électrique-Leçon

 

 Objectifs

Démarches d’investigation :

I-La puissance électrique

  

1-Observations  

   Observons les culots de différentes lampes de voiture : sur celui d’une veilleuse, nous lisons 12V, 5W et sur celui d’un feu stop 12V, 21W.

12V est la tension nominale des lampes : c’est la tension sous laquelle elles fonctionnent normalement. Que signifient les autres indications ?

   Pour le savoir, alimentons les lampes avec un générateur de tension 12V en les plaçant en dérivation à ses bornes. Celle notée 21W brille plus fortement :on dit qu’elle est plus puissante que l’autre.

5W et 21W sont les puissances nominales des lampes.

 

La puissance nominales P d’un appareil électrique est la puissance électrique qu’il reçoit en fonctionnement normal.
 
2-Unités de puissance électrique

   L’unité légale de puissance est le watt, de symbole W dans le système international (SI). Ses multiples usuels sont le kilowatt (1kW = 1000W ou 10³W), le mégawatt (1MW = 10^6W) et le gigawatt ( 1GW = 10^9).

  

III-Expression de la puissance

 
1-Expérience

   Mesurons l’intensité efficace de I du courant traversant des lampes de puissances nominales différentes mais de même tension nominale 12V alimentées sous une tension efficace U = 12V qui leur est adaptée.

Les résultats sont reportés dans le tableau suivant où figurent également le produit U.I.

      

Lampe

12V, 21W

12V, 5W

12V, 3W

Tension efficace U (V)

12

12

12

Intensité efficace I (A)

1.76

0.40

0.25

Produit U.I (W)

21.1

4.8

3

Aux incertitudes de mesures près, les produits U.I sont très proches des puissances nominales des lampes.

 
2-Conclusion

La puissance P reçue par un dipôle résistif est égale au produit de la tension efficace U mesurée à ses bornes par l’intensité efficace I du courant qui le traverse :

P = U.I

W (en watts)

V (en volts)

A (en ampères)

 

IV-L’installation domestique

 
1-Observations

  Dans une installation domestique, les appareils sont tous branchés en dérivation et fonctionnent sous la même tension nominale U = 230V.

  Pour la fréquence du secteur (50Hz), les intensités des courants obéissent encore à la loi d’additivité.

La puissance fournie à l’installation est P = U.I.

La puissance absorbée par l’appareil « 1 » est P1 = U.I1, pâr l’appareil « 2 », P2= U.I2, etc.

En utilisant la relation I = I1+I2+…, la puissance fournie par le réseau peut donc s’écrire :

P=U.I = U.(I1+I2+…) = U.I1+U.I2+… = P1+P2+…

   Un abonné au réseau de distribution doit prévoir son abonnement en fonction de la somme des puissances des appareils susceptibles de fonctionner ensemble.

 

Voici quelques exemples de puissances nominales d’appareils fonctionnant sous 230V, 50Hz.

Appareil

Lampe

Téléviseur

Fer à vapeur

Puissance

10 à 500W

50 à 300W

2000W

Appareil

Four

Radiateur

Chauffe-eau

Puissance

2 à 3.5 kW

0.5 à 2kW

2 à 3kW

 

   2-Conclusion

   Dans une installation domestique, la puissance reçue est égale à la somme des puissances absorbées par les appareils fonctionnant simultanément.

 

V-La sécurité des installations

   Plus il y a d’appareils branchés en dérivation, plus la puissance demandée augmente et plus l’intensité du courant circulant dans la ligne d’alimentation est grande puisque la tension U est constante (230V). Il y a alors échauffement des fils et risque d’incendie.

   Il est donc nécessaire de vérifier la valeur maximale de l’intensité que peut supporter un fil et de placer des coupe-circuits qui ouvrent le circuit en cas de surintensité accidentelle pour éviter tout risque.

Dans l’installation électrique de la maison, les coupe-circuits peuvent être des fusibles ou des disjoncteurs divisionnaires regroupés dans un tableau.

 

Le coupe-circuit protège les appareils et les installations contre les surintensités.

 

Thème de convergence

I-James Watt

II-Dangers des surintensités

 

Q                   F-L’ énergie électriques-Leçon

 

Objectifs

Démarches d’investigation :

I-L’énergie cosommée par un appareil électrique

  

1-Conversions d’énergie électrique

   on parle couramment de «consommation d’énergie». Or une énergie ne disparaît pas : elle est convertie en d’autres formes d’énergie.

   Ainsi, dans un appareille purement résistif (radiateur, grille-pain…) l’énergie électrique est totalement convertie en énergie thermique.

   Elle peut assie être convertie en énergie mécanique (moteur) ou en énergie rayonnante (lampe) ou en énergie chimique (batterie). Dans ces derniers cas, une partie de l’énergie électrique est toujours transformée en énergie thermique : les appareils s’échauffent.

 

2-L’énergie cosommée

   l’énergie que consomme un appareil électrique dépend :

-de la puissance qu’il reçoit

sideux appareils électriques fonctionnent pendantla même durée, le plus puissant conssomme davantage d’énergie.

Deux appareils électriques identiques consomment deux fois plus d’énergie qu’un seul pendant le mêmetemps.

-de sa durée de fonctionnement

si on double la durée de fonctionnement d’un appareil, sa consommation d’énergie électrique double.

 

3-Energie consommée et durée de fonctionnement

L’énergie électrique conssommée par un appareil est proportionnelle à sa puissance et à sa durée d’utilisation.

                                    Elle est donnée par la relation : E=P.t

E en joule(J) 

t en seconde(s)

P en watt (W)

 

II-Les unités d’énergie

  

1-L’unité légale

Le joule (symbole J) est l’unité d’énergie du système international (SI)

L’énergie E= 1J est l’énergie consommée par un appareil de puissance P= 1W qui fonctionne pendant une durée t= 1s.

Le joule est une unité de faible grandeur.

Dans la vie courante, on utilise plus souvent le kilojoule de symbole kJ, pour exprimer diverses énergies.

1 kJ= 1000 J

 

2-D’autres unités

 

III-Le compteur d’énergie électrique

                           

Thème de convergence

                                 

I-Les économies d’énergie

II-Histoire de l’éclairage

 


 

Troisième : la gravitation et l'énergie mécanique

 

8           La gravitation et l’énergie mécanique


 Objectifs

Démarches d’investigation :

I-Le système solaire


Observations :

    Le système solaire est constitué d’une étoile, le Soleil, et de planètes qui se déplacent autour d’elle en suivant des trajectoires pratiquement circulaire et de même plan.

 

En partant du Soleil, ces planêtes sont classées en deux catégories :

-les planètes telluriques formées de matière solide : Mercure, Vénus, la Terre et Mars ;

-les planètes gazeuses : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

 

Gravitent aussi autour du Soleil des planètes naines telles Pluton et Eris, des astéroïdes tel Cérès et des comètes. Pourquoi ces planètes tournent-elles autour du Soleil au lieu de s’en éloigner à jamais ?
 

                     

II-La gravitation

  

1-L’interaction à distance :

   Deux aimants droits, notés A et B, l'un est fixé sur chariot, en matière plastique,  de telle sorte qu’ils se présentent des pôles opposés : Sud pour A et Nord pour Bpar exemple.

Plaçons initialement les chariots loin l’un de l’autre.

   Approchons alors lentement, en le tenant bien, l’aimant A de l’aimant B immobile. Arrivé à une certaines distance, le chariot de B se met en mouvement vers A : le pôle Sud de l’aimant A attire le pôle Nord de l’aimant B. Inversement, si B est approché de A immobile, à la même distance, A se met en mouvement vers B : le pôle Nord de l’aimant B attire le pôle Sud de l’aimant A.

   On constate aussi que les aimants s’attirent d’autant plus brutalement qu’ils sont proches l’un de l’autre :

       Leur attraction mutuelle augmente fortement lorsque la distance qui les sépare diminue.

Les aimants exercent l’un sur l’autre une attraction magnétique à distance sans lien matériel entre eux.
 

                               

  

2-L’attraction gravitationnelle :

   La gravitation, ou interaction gravitationnelle, découverte par Newton, est analogue à l’attraction magnétique mais elle est due aux masses des corps :

   <Tous les corps ayant une masse s’attirent réciproquement, à distance, sans lien matériel entre eux>.

Cette attraction diminue quand la distance augmente.

Ainsi la Terre attire par gravitation n’importe quel corps ayant une masse.

 

III-La gravitation et le système scolaire

 

1-Observations :

Observons un lanceur de marteau: dans un premier temps, il tend la corde attaché au marteau puis fait tourner ce dernier très rapidement.

Le marteau décrit alors un cercle autour du lanceur, semblant « flotter » dans l’air grâce à la vitesse acquise par le mouvement de rotation.

Lorsque la corde est lâchée, au début de son envole, le marteau continue un court instant en ligne droite. 

Le marteau est donc maintenu en rotation autour de l’athlète par l’action de la corde tenue par ce dernier.

 

2-Mouvement des planètes et des satellites :

Etudions d’abord, comme le fit Newton, le mouvement de la Lune, satellite naturel de la Terre, autour de celle-ci. Si rien ne retenait la Lune, elle avancerait en ligne droite comme le fait, au début, le marteau lâché par l’athlète : au bout d’un certain temps elle arriverait en B.

Mais grâce à l’attraction de la Terre, elle « tombe » vers celle-ci de la valeur BC et sa trajectoire, au lieu d’ètre rectiligne, devient quasiment un cercle ! la Terre exerce sur la Lune une attraction gravitationnelle qui maintient, sans lien matériel, la Lune sur son orbite.
                                          

1 : Soleil 2 : Terre 3 : Lune 4 : Force d'attraction du soleil 5 : Force d'attraction de la lune

Tout comme la Lune ou les satellites artificiels autour de la Terre, une planète tourne autour de son étoile grâce à sa vitesse et parce que cette dernière l’attire.

 

● La gravitation est une interaction attractive à distance entre deux objets possédant une masse.

● Elle diminue lorsque la distance augmente. Elle s’exerce dans toutes les galaxies.

● Les planètes tournent autour du Soleil grâce à leur vitesse et parce que cette étoile les attire, tout comme les planètes attirent les objets situés près d’elles.

 

Thème de convergence

 

I-Le système solaire 

II-Les satellites météorologiques

 


Objectifs

Démarches d’investigation :

I-Le poids d’un corps

 

1-Observations :

Quand on lâche un objet, il tombe vers le sol et ce quel que soit l’endroit de la Terre où l’on se trouve : il subit l’attraction gravitationnelle terrestre qui s’exerce à distance.

Cette attraction s’exerce sur toutes la matière de l’objet.

                                                                        

2-Les caractéristiques du poids

-Sa direction : la verticale

Un objet accroché à un fil le tend suivant une ligne d’action appelée verticale du lieu.

Si le fil est raccourci puis brûlé, l’objet tombe suivant cette même verticale.

Toutes les verticales se coupent au centre de la Terre.

 

-Son sens : vers le bas

Un objet lancé vers le haut ralentit, éventuellement s’arrête, puis retombe vers le sol sous l’action de son poids. Le poids agit vers le bas.

 

-Sa localisation : le centre de gravité de l’objet

Essayons de maintenir une règle rectangulaire, plate et homogène en équilibre sur une pointe. On y arrive si on place exactement son centre de symétrie sur la pointe : ce point est appelé centre de gravité de l’objet.

Si un objet homogène possède un centre de symétrie, ce centre est aussi centre de gravité.

 

-Sa valeur (ou intensité)

Le poids, noté P, d’un objet s’exprime en Newtons (symbole : N).

Des objets accrochés à un ressort l’allongent d’autant plus qu’ils nous ont semblé lourds. Un ressort dont les allongements sont gradués en newtons peut servir à mesurer des poids ; on l’appelle « dynamomètre »

                                                                      

● Le poids d’un objet est l’attraction à distance que la Terre exerce sur cet objet à cause de la gravitation.

● Le poids est caractérisé par :

-sa direction verticale ;

-son sens orienté vers le bas ;

- son point d’application, au centre de gravité de l’objet ;

-sa valeur ou intensité qui se mesure avec un dynamomètre et s’exprime en newtons (N).

 

II-Distinction entre poids et masse

 

1-La masse d’un corps :

Un kilogramme de sucre représente toujours la même quantité de matière liée aux atomes formant le sucre.

Cette quantité de matière représente sa masse et ne dépend pas du lieu où on se trouve. Elle se mesure avec une balance. L’unité de masse est le Kg mais on emploie aussi la tonne (1 t = 103 Kg) ou le gramme (1 g = 10-3Kg).

 

2-Le lieu :

Placé en différents lieux, le « kilogramme de sucre » » précédent accroché à un dynamomètre a des poids différents :

Etant dû à l’action de la gravitation qui dépend de la distance, le poids d’un objet varie selon sa distance au centre de la Terre : il diminue lorsque l’objet s’en éloigne.

 

● La masse d’un objet est invariable quel que soit le lieu.

● Le poids d’un objet varie avec la latitude et l’altitude.

 

III-Relation entre le poids et la masse

 1-Expérience

 

Accrochons des objets de masses différentes è un dynamomètre

Masse m (kg)

0.2

0.4

0.6

0.8

Poids P (N)

2

4

6

8

P/m (N/kg)

10

10

10

10

 

P/m = 10 est un rapport constant

 

 2-Conclusion

Le poids d’un objet est proportionnel à sa masse.

g, appelé intensité  de la pesanteur, est le coefficient dr la proportionalité. Elle s’exprime en newton par kilogramme (N/kg ou N. kg-) 

 

P = m  x g

g comme P varie avec le lieu.

Lieu

g en N

Paris

9.81

Pôles

9.83

Equateur

9.78

300 km d’altitude

8.95

Lune

1.60

À la surface de la Lune, l'intensité de la pesanteur vaut environ 1,6 N. kg-l.

La valeur du poids d'un objet sur la Lune est six fois plus petite que celle mesurée sur la Terre.

 

Thème de convergence

 

I-L’utilisation d’un dynamomètre

II-Newton et la gravitation

III-De la terre à la lune

  

 

Objectifs

Démarches d’investigation :

I-L’énergie de position

 

1-Expérience

Faire tomber la bille :

Une même bille tombe de différentes hauteurs dans un tube creux surmontant un dispositif muni latéralement de bandes de mousse qui l’arrête : plus la hauteur de chute augmente, plus la bille s’enfonce. La même expérience, réalisée avec des billes de masses croissantes lâchées de la même hauteur montre que plus sa masse est importante, plus la bille s’enfonce.

                                                   

Observations :

Attirées par la Terre, les billes utilisées s’enfoncent plus ou moins profondément entre les bandes de mousse selon leur poids et leur hauteur initiale au-dessus de celles-ci : elles possèdent de l’énergie puisqu’elles peuvent fournir une action ! Tant que les masses sont immobiles, à une certaine hauteur au-dessus de la mousse, cette énergie est « en réserve » !

 

On fait tomber deux boules de pétanque de même masse sur l'argile mais à des hauteurs différentes.
les boules de pétanque ne sont arrivées avec la même vitesse sur l'argile. La boule A est arrivée plus vite, donc avec une Ec plus grande.
                                                  

On fait tomber deux boules de pétanque de masses différentes sur l'argile.                     
mA > mB
Plus la masse de la boule augmente, plus la boule prend de la vitesse donc l'Ec augmente.
 

2-Conclusion

● on appelle « énergie de position », notée Ep, d’un objet’ l’énergie qu’il possède à cause de son poids et de

sa hauteur par rapport au sol.

● L’énergie de position est d’autant plus élevée que la hauteur au-dessus du sol est importante et que le poids est élevé.

 

II-L’énergie de mouvement ou cinétique

  

1-Observations

Chacun connaît les dégâts dus à la vitesse lors des accidents de la circulation. Plus un véhicule roule vite, plus les dégâts qu’il occasiionne lors d’un choc sont importants car il libère une énergie due à son mouvement appelée énergie cinétique : il crée alors, malheuresement, une action destructrice.

                                           

2- Définition

● On appelle « énergie cinétique », notée Ec, d’un objet, l’énergie qu’il possède grâce à son mouvement, donc grâce à sa vitesse.

● L’énergie cinétique augmente quand la vitesse augmente.

 

III-L’énergie mécanique

  

1-Expérience

Une balle est maintenue à une certaine hauteur au-dessus du sol sur lequel on va la laisser tomber.

-Position initiale de la balle : immobile, elle possède une énergie de position par rapport au sol, mais son énergie cinétique est nulle.

 

-Chute de la balle : lâchée, la balle tombe de plus en plus vite, sa vitesse augmente, elle acquiert de l’énergie cinétique alors que son énergie de position diminue car elle se rapproche du sol.

 

-A la fin de la chute : au moment de toucher le sol, la balle possède une énergie cinétique maximale et son énergie de position par rapport au sol est nulle.

 

On appelle énergie mécanique, Em, d’un objet la somme à tout instant de ses énergies de position et cinétique : Em = Ep + Ec.

Si, lors d’une chute, un objet n’est soumis qu’à son poids, sans qu’il y ait frottements ou autres actions extérieures, la chute est dite libre : l’énergie mécanique de l’objetest constante : on dit qu’elle se conserve.
 

2-Les conversions d’énergie

Comme la balle précédente,l’eau de chute d’un barrage hydraulique possède une énergie mécanique :

                                            

-en haut de la chute : l’énergie de position de l’eau est maximale par rapport au niveau bas de la chute et l’énergie cinétique est minimale ;

 

-au cours de la chutes : son énergie cinétique augmente tandis que son énergie de position diminue. L’énergie de position perdue est convertie en énergie cinétique gagnée ;

 

-en bas de la chute : l’énergie de position est nulle tandis que l’énergie cinétique est maximale.

 

Selon le barrage, l’énergie cinétique acquise par l’eau peut faire tourner des turbines, la roue d’un moulin, etc.

 

● L’énergie mécanique, Em, que possède un objet à chaque instant est la somme de son énergie de position et deson énergie cinétique à cet instant :

                                                                                      Em = Ep + Ec

 

● L’énergie mécanique d’un corps peut se transformer : l’énergie de position peut être convertie en énergie cinétique, c’est le cas de l’énergie mécanique de l’eau dans les barrages hydrauliques.

● Lors d’une chute libre, l’énergie mécanique d’un corps se conserve ce qui est perdu en énergie de position est gagné en énergie cinétique :

                                                                              Em = Ep + Ec = constante.

 

Thème de convergence

 

I-L’énergie cinétique à très haute vitesse

II-L’eau et l’énergie

                                                  

Q                   D- L’énergie cinétique – Sécurité routière-Leçon

Objectifs

Démarches d’investigation :

 

I-L’énergie cinétique D’un solide en translation

  

   1-Le solide en translation

On appelle solide tout objet indéformable. Un solide en translation est un solide dont tous les segments se déplacent parralèlement à eux-mêmes avec la même vitesse* au même instant.

Un solide se déplaçant en ligne droite est en translation rectiligne . Il existe aussi des solides en translation curviligne, telles les nacelles des grandes roues .

 

   2-Définition de l’énergie cinétique

Un solide S, lâché d’uner hauteur h sur un plan incliné passe devant un capteur de vitesse sur la partie hirizontale du dispositif expérimental avant de percuter un obstacle qui recule proportionellement à l’énergie reçue .

Partant de la même hauteur h et arrivant donc avec la m^me vitesse sur l’obtacle , un solide de masse <<2m>> le fait reculer 2 fois plus qu’un solide de masse <<m>> .  L’energie cinétique d’un solide est proportionelle à sa masse.

Pour un solide de masse << m >> donnée, plus h augmente , plus sa vitesse v avant le choc augmente . L’obstacle ne recule pas proportionellement à la vitesse mais au carré de celle-ci : si v double , l’obstacle ne recule pas 2 fois plus mais 4 fois plus !

L’energie cinétique d’un solide n’est pas proportionelle à sa vitesse : elle est proportionelle au carré de sa vitesse ! 

Exemple de l’energie cinétique , exprimée en kJ ( soit 103J) , possède pa un véhicule de masse m = 1000 kg selon sa vitesse .
           

    

V (Km/h)

30

60

90

120

V (m/s)

8.33

16.7

25.0

33.3

Ec (kJ)

34.7

139

312

555

 

L’énergie cinétique Ec d’un solide de masse m animé d’un mouvement de translation à la vitesse V s’exprime par la relation :

Ec = ½ m.v²

Avec Ec en joules (J),

m en kilogrammes (kg)

V en mètres par seconde (m/s).

 

II-L’énergie cinétique  et la sécurité routière

  

1-Influence de la masse

Un camion de masse m = 30 tonnes possède une énergie cinétique 20 fois plus importante qu’une voiture de masse m’ = 1.5 tonne roulant à la même vitesse car m = 20 m’ !

Lors d’un choc, les dégâts dus au camion sont 20 fois plus importants que ceux causés par la voiture. En cas de choc entre eux, les dommages à la voiture sont fortement agravés avec, hélas, risque de morts des passagers ! 

 

2-Influence de la vitesse

Lorsque la vitesse est multipliée par 2 ou 3, l’énergie cinétique est multipliée par 4 ou 9 puisqu’elle est proportionnelle à la vitesse élevée au carré !

En conséquence, la distance de freinage nécessaire pour arrêter un véhicule, donc pour annuler son énergie cinétique, est multipliée par 4 ou 9 alors que sa vitesse n’est multipliée que par 2 ou 3, d’où le danger de rouler trop vite !

La distance de freinage croît plus rapidement que la vitesse.

 

III-L’arrêt d’un véhicule et l’énergie cinétique

  

1-Arrêt d’un vihécule par freinage

Lors du freinage, les plaquettes de frein, actionnées par un piston, viennent serrer un disque métallique solidaire de la roue qui finit par s’arrêter de tourner.

Le frottement des plaquettes sur le disque échauffe l’ensemble, l’énergie thermique apparue étant ensuite dissipée dans l’air environnant.
 

            

2-Arrêt d’un vihécule par choc

Lors d’un choc, l’énergie cinétique du véhicule est convertie en énergie de déformation de l’obstacle et du véhicule lui-même, ce qui peut blesser et même tuer les passagers.

Il faut donc protéger les passagers au mieux en prévoyant des dispositifs adaptés.

                                  

Lors de l’arrêt d’un vehicule par freinage, son énergie cinétique est essentiellement

convertie en énergie thermique au niveau des freins.

Lors d’un accident, l’énergie cinétique du vehicule engendre sa déformation et celle des objets heurtés.Elle peut occasionner  des blessures au passagers, voire leur morts 

 

Thème de convergence

 

I-La distance d’arrêt d’un vihécule

II-Les dangers de la route

 

 

SelectionFile type iconFile nameDescriptionSizeRevisionTimeUser