le livre de physique en 1ère S, par BEKONGO Bertrand

PROGRAMME DE PHYSIQUE 1ÈRE C, D ET E DE L’ENSEIGNEMENT SECONDAIRE GÉNÉRAL Page 1
PHYSIQUE
1er C, D et E
Nous remercions tous ceux qui ont participé à la réalisation de ce programme et de ce manuel notamment :
 ÉNÉO, pour nous avoir laissé constamment la lumière
 MINESEC, pour la vigueur du travail et du respect du programme officiel
 Les Inspecteurs Nationaux, Régionaux et Départementaux
 Les Collègues Enseignants (es)
 Etc.
Les auteurs
Le code de la propriété intellectuelle n’autorise que « les copies ou reproductions strictement réservées à
l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective » [article L. 122-5] ; il autorise
également les courtes citations effectuées dans un but d’exemple ou d’illustration. En revanche, « toute
représentation ou reproduction intégrale ou même partielle, sans le consentement de l’auteur ou de ses
ayants cause, est illicite » [article L. 122-4].
« La seule chose que nous ayons à craindre est la crainte elle-même » F. D. ROOSVELT
« Peu importe la tension du piment dans la sauce, le maquereau restera toujours les yeux ouverts »
BEKONGO Bertrand

PROGRAMME DE PHYSIQUE 1ÈRE C, D ET E DE L’ENSEIGNEMENT SECONDAIRE GÉNÉRAL Page 2
Sommaire :
Thème I : L’énergie mécanique
Chapitre 1 : Travail d’une force……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p4
1. Notion de travail………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….p4
2. Puissance d’une force……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p6
Chapitre 2 : Énergie cinétique………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..p8
1. Généralité …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………p8
2. Théorème de l’énergie cinétique (TEC) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p10
3. Notion de choc………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p10
Chapitre 3 : Énergie mécanique……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p12
1. Généralité ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p12
2. Énergie potentielle……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….p12
3. Énergie mécanique et conservation………………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………p14
Thème II : Optique géométrique
Chapitre 4 : Propagation rectiligne de la lumière……………………………………………………………………………………………………………………………………………..……..p16
Rappels mathématiques…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….p16
1. Généralité ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….p17
2. Propagation de la lumière………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p17
3. Rayons et faisceaux lumineux…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p18
4. Quelques applications……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p19
Chapitre 5 : Réflexion de la lumière……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p21
1. définition……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p21
2. étude expérimentale de la réflexion de la lumière………………………………………………………………………………………………………………………………………p21
3. le miroir plan……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p22
Chapitre 6 : La réfraction de la lumière……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p24
1. définition……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p24
2. étude expérimentale de la réfraction de la lumière……………………………………………………………………………………………………………………………………p24
3. indice de réfraction d’un milieu………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p24
4. réfraction limite et réflexion totale………………………………………………………………………………………………………………………………………………p26
5. applications……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p27
Chapitre 7 : Le prisme……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p28
1. définition et
description……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p28
2. rôle du prisme……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p28
3. marche d’un rayon lumineux-formules du prisme……………………………………………………………………………………………………………………p29

PROGRAMME DE PHYSIQUE 1ÈRE C, D ET E DE L’ENSEIGNEMENT SECONDAIRE GÉNÉRAL Page 3
Chapitre 8 : Les lentilles sphériques minces……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p30
1. Définition et classification des lentilles……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p30
2. Caractéristiques des lentilles……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p31
3. Construction d’images d’objets…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p33
4. Les formules de lentilles……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p33
5. Association des lentilles……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p34
Thème II : Quelques appareils d’optique
Chapitre 9 : L’œil réduit……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p36
1. Description de l’oeil……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p36
2. L’œil réduit……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p37
3. L’accommodation……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p37
4. Les défauts d’accommodation…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p38
5. Le pouvoir séparateur ou acuité visuelle…………………………………………………………………………………………………………………………………………p39
Chapitre 10 : Étude de quelques appareils d’optique………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p40
1. Généralité ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p40
2. La loupe (magnifying glass)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p40
3. Le microscope……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p41
4. La lunette astronomique……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p42
Thème IV : L’énergie électrique
Chapitre 11 : Production du courant électrique continu……………………………………………………………………………………………………………………………………………………p43
1. Les piles : caractéristiques…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p43
2. Étude de quelques types de piles…………………………………………………………………………………………………………………………………………………p43
3. Les accumulateurs……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p46
4. Charge et décharge d’un accumulateur……………………………………………………………………………………………………………………………………………………p46
5. Règles de protection d’une batterie d’accumulateur……………………………………………………………………………………………………………………………………p47
6. Indications portées sur une batterie d’accumulateur…………………………………………………………………………………………………………………………………p47
Chapitre 12 : Production du courant alternatif……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p48
1. Rappels de magnétostatique……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p48
2. Flux magnétique à travers une surface……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p50
3. Induction électromagnétique……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p51
4. L’auo-induction……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p52
5. Les alternateurs……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p53
Chapitre 13 : Énergie électrique consommée dans une portion de circuit ……………………………………………………………………………………………………………p54
1. Énergie électrique……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p54
2. Énergie, puissance et tension électriques………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p54
3. Loi de Joule (effet joule) ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p54
4. Bilan énergétique et rendement d’une portion de circuit……………………………………………………………………………………………………………….……p55
5. Puissance en courant alternatif………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p57
6. Les pertes d’énergie……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………p57
NB : Tous les chapitres avec * sont réservés aux séries C et E.

PROGRAMME DE PHYSIQUE 1ÈRE C, D ET E DE L’ENSEIGNEMENT SECONDAIRE GÉNÉRAL Page 4
THÈME I : L’ÉNERGIE MÉCANIQUE
Objectif :
Définir et déterminer le travail d’une force.
1- La notion de travail
Le travail d’une force fait intervenir deux facteurs : le facteur force et le facteur déplacement. En
physique, une force travail lorsque son point d’application se déplace.
1.1- Travail d’une force constante en déplacement rectiligne
Soit
F
une force dont le point d’application se déplace de A vers B,
F
restant constante au cours du
déplacement. a) Définition :
Le travail de la force
F
au cours du déplacement rectiligne AB, noté
)(FWAB
, est égal au produit
scalaire des vecteurs
F
et
AB
:
cos..),cos(...)( ABFABFABFABFFWAB 
(1)
avec α = cos (
F
,
AB
). Où
)..()..(
)..(..
)..(..
JenFW
menAB
NenF
AB
Remarque : Le joule (J) est le travail d’une force de 1 newton dont le point d’application se déplace de 1 m
dans sa propre direction.
b) Conséquences :
 Si α =
2
, cos 90° = 0, alors le travail est nul. (Voir figure1.a). Le travail d’une force
perpendiculaire au déplacement est nul.
 Si
2
0
, alors le travail est positif et on dit aussi que le travail est moteur (figure 1.b)
 Si
2
, alors le travail est négatif et on dit aussi que le travail est résistant (figure 1.c)
Conclusion : Le travail d’une force est une grandeur scalaire algébrique
CHAPITRE 1 :
LE TRAVAIL D’UNE FORCE

PROGRAMME DE PHYSIQUE 1ÈRE C, D ET E DE L’ENSEIGNEMENT SECONDAIRE GÉNÉRAL Page 5
Activité 1.1 :
Le petit frère de Sontia tire sur son camion par l’intermédiaire d’une ficelle avec une fore
F
d’intensité 3 N. La ficelle fait un angle de 20° avec l’horizontale. Le camion se déplace de 4 m sur
l’horizontale.
1. Faire une figure illustrative.
2. Calculer le travail de la force
F
.
3. Calculer le travail du poids du camion.
1.2- Travail d’une force en déplacement quelconque
1.2.1- Cas général
Sur la figure 1.2 ci-dessous, le point d’application de
F
se déplace de A vers A’ suivant un trajet
quelconque.
Décomposons le trajet AA’ en portion : Aa1, a1a2,…, anA’, assez petite pour qu’elle puisse être considérée
comme rectiligne le travail de
F
pour le déplacement AA’ est la somme des travaux élémentaires
)(
'FWAA
pour chacun des petits déplacements. On aura donc :
'.)(
)'('...)()()()(
'
211211'' 211
AAFFW
AaaaAaFAaFaaFAaFFWFWFWFW
AA
nnAaaaAaAA n
Conclusion : Le travail d’une force
F
ne dépend donc pas du chemin suivi entre A et A’, mais seulement du
point de départ et du point d’arrivée.
1.2.2- Cas particulier du poids
Le travail du poids d’un corps se calcul en fonction du déplacement du centre de gravité dudit corps.
Supposons que le centre de masse du corps c’est déplacé d’un point A vers B. Selon la formule (1), le travail
sera :
ABPPWAB .)( 
(2)