Je me souviens Je m`exerce Je m`exerce

Correction des exercices
Jour
1 De quoi est constitué l’air que nous respirons ?
Je me souviens
1) Le gaz prélevé dans l’air lors de la respiration est le dioxygène.
2) N
ous respirons 15 000 litres d’air chaque jour. On a :
1 jour = 24 h = 1 440 minutes.
Soit V le volume d’air que nous respirons en une minute. V = 15 000 = 10,4 soit V = 10,4 L
1 440
Nous respirons donc 10,4 litres d’air par minute.
3) Les trois activités citées dans le texte, sont : le chauffage, le transport et l’industrie.
4) Les fumées contiennent des gaz et des particules solides en suspension dans l’air (poussières).
Je m’exerce
1
1) L’angle
x est celui qui représente le dioxygène dans le diagramme circulaire.
air
100 %
360°
dioxygène
21 %
x
D’après le tableau de proportionnalité, on peut déterminer la quatrième proportionnelle :
x = 21 x 360 ≈ 76°
100
La mesure de l’angle pour le dioxygène est d’environ 76°.
Autres gaz 1%
Dioxygène 21%
De même, pour le diazote, on trouve un angle d’environ 281°.
Pour les autres gaz, l’angle restant les représente. On obtient alors le diagramme :
2) L’air n’est pas un corps pur. C’est un mélange de gaz.
Diazote 78%
3) L
es deux principaux gaz de l’air sont le dioxygène et le diazote. Le pourcentage de dioxygène dans l’air,
arrondi à la dizaine, est 20 %. Celui de diazote est 80 %.
2
1) L
es gaz responsables de l’effet de serre sont le dioxyde de carbone et le méthane. Le premier est produit
par le chauffage, l’industrie et le transport. Le méthane est produit par l’agriculture et l’exploitation du gaz
naturel.
2) L
e dioxyde de carbone est présent à hauteur de 0,034 % dans l’atmosphère. On remarque qu’il est peu
présent alors que l’effet de serre est important et peut avoir des conséquences désastreuses.
3) L
e protocole de Kyoto permet aux pays signataires d’avoir des objectifs pour réduire les émissions de gaz
à effet de serre. Individuellement, nous pouvons réduire les transports (en pensant au vélo, à la marche à
pied, en achetant des articles produits localement, en mangeant moins de viande de bœuf par exemple) et
utiliser des énergies renouvelables pour le chauffage (énergie solaire, géothermie, puit canadien,…). Beaucoup de gestes quotidiens peuvent diminuer les pollutions si nous changeons nos habitudes.
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34
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Correction des exercices
Jour
2 Volume et masse de l’air
Je me souviens
1) La masse de l’air est 348,2 - 345,6 = 2,6 soit 2,6 g.
2) Le volume de l’air est de 2 L. La masse d’un litre d’air est donc de 1,3 g.
Je m’exerce
1
1) La méthode qui permet de récupérer le butane est le déplacement d’eau.
2) L
a masse est mesurée par une balance. Le volume est mesuré par un récipient gradué : une éprouvette
graduée, une fiole jaugée, …
3) Méthode pour récupérer le butane par déplacement d’eau :
gaz
butane
briquet
4) Calcul de la masse m de 250 mL de butane :
m = m1 – m2 = 3,5 – 2,9 = 0,6 soit m = 0,6 g
Calcul de la masse M d’un litre de butane :
Masse de butane (en g)
M
0,6
Volume de butane (en mL)
1 000
250
D’après le tableau de proportionnalité, on peut déterminer la quatrième proportionnelle :
M = 1000 x 0,6 = 2,4 soit M = 2,4 L
250
2
1) Volume V d’air que la salle contient en m3 puis en L :
V=lxhxL
V = 9 x 3 x 12 = 324 soit V = 324 m3 ou V = 324 000 L
2) Calcul de la masse M d’air dans la salle :
Masse d’air (en g)
Volume d’air (en L)
M
324 000
1,3
1
D’après le tableau de proportionnalité, on peut déterminer la quatrième proportionnelle :
M = 324 000 x 1,3 = 421 200
Soit M = 421 200 g ou M = 421,2 kg.
3) Dans l’air, il y a 1 de dioxygène.
5
V(O2) = 1 x V
5
3
V(O2) = 1 x 324 = 64,8 soit V(O2) = 64,8 m3
5
V = 4 π x 123 = 7 238 soit V = 7 238 m3
1) V = 4 π R3
3
3
2) Masse M1 d’air à 35 °C contenue dans la montgolfière :
M1 = 7 238 x 1,146 = 8 295 soit M1 = 8 295 kg
3) Masse M2 d’air à 20 °C contenue dans le même volume :
M2 = 7 238 x 1,204 = 8 715 soit M2 = 8 715 kg
4) M
2 – M1 = 420 soit M2 – M1 = 420 kg.
Cette masse représente la masse que peut soulever la montgolfière, l’air chaud étant plus léger que l’air frais.
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35
Correction des exercices
Jour
3 Essayons de mieux comprendre… Un modèle moléculaire
Je me souviens
1) L
’état liquide est un état compact. Les molécules sont proches les unes des autres. Elles occupent donc
toujours le même volume.
2) L
es molécules du parfum se déplacent dans l’air jusqu’à arriver à notre nez. Dans un gaz, les molécules se
déplacent. L’état gazeux est désordonné.
3) U
n solide a un volume propre. Les molécules sont proches et occupent toujours le même volume. L’état
solide est compact.
Un solide a une forme propre. Les molécules ne se déplacent pas les unes par rapport aux autres. L’état
solide est ordonné.
Je m’exerce
1
1) Réponse a : pendant la compression, le volume diminue.
2) Réponse a : Les liquides ont un volume propre car les liquides sont compacts.
2) Réponses b et d : un gaz est un état dispersé et désordonné.
3) Réponse a : un solide est un état compact.
2
1) Le synonyme est « état de la matière ».
2) Un « fluide élastique » est appelé aujourd’hui un gaz.
3) L
e mot fluide désigne quelque chose qui s’écoule, qui prend la forme du récipient qui le contient. Un gaz
est un fluide, un liquide aussi.
4) L
e mot élastique signifie compressible, extensible ou flexible. Un gaz est élastique. Un liquide ne l’est pas.
5) D
’après ce texte, la matière est constituée d’« une multitude d’infimes particules, atomes de matière liés
ensemble par une force d’attraction » ; c’est-à-dire d’un grand nombre de petits grains. Ces grains sont
appelés atomes dans ce texte. Maintenant, on les appelle des molécules.
3
Schéma « a »- L’état représenté est celui du gaz. C’est le seul état dispersé.
Schéma « b »- L
’état représenté est compact. C’est donc un liquide ou un solide. Cet état est ordonné (les
molécules sont rangées parfaitement). Ce n’est donc pas un liquide. On a donc un solide
particulier : « un cristal ».
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Correction des exercices
Jour
4 Modèle moléculaire et conservation de la masse
Je m’exerce
1
1)
2)
3)
4)
Le rectangle « c » représente un état compact et donc un solide.
Les rectangles « a et b » représentent un état dispersé et donc un gaz.
Les rectangles « a et c » contiennent un seul type de molécule. Ils représentent donc un corps pur.
D
ans le rectangle « b », il y a deux types de molécules. C’est donc un mélange.
Dans l’air, il y a 1 de dioxygène et 4 de diazote.
5
5
Dans le rectangle « b », il y a 1 de triangles et 4 de cercles.
5
5
Ce mélange peut être de l’air, les triangles représentant donc le dioxygène et les cercles représentant le
diazote.
2
1) L
a masse de 124 g représente la masse de l’ensemble constitué par la tasse, le café et les deux morceaux
de sucre. Quand on mélange le café et le sucre, la masse se conserve. La masse avant de sucrer est donc
plus faible car il faut enlever la masse des deux morceaux de sucre.
2) La masse se conserve pendant un mélange.
Donc M’ = M + 2 m
M = M’ – 2 m
M = 124 – 12 = 112 soit M = 112 g
3) Les molécules de sucre se dispersent dans le café car elles sont libres de s’y déplacer.
3
1) Modèle moléculaire de l’eau salée.
2) Modèle moléculaire de l’eau après évaporation.
3) Modèle moléculaire du sel.
4) Pendant un mélange, la masse se conserve.
On a donc : meau salée = meau + msel
meau = meau salée – msel
meau = 35,3 – 5,1 = 30,2 soit
meau = 30,2 g
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Correction des exercices
Jour
5 Qu’est-ce que brûler ?
Je m’exerce
1
1) L
’eau de chaux permet de tester la présence du dioxyde de carbone. S’il y a apparition d’un précipité blanc,
on peut en déduire la présence du dioxyde de carbone.
2) L
es réactifs sont l’eau de chaux et le dioxyde de carbone. Le produit formé est le carbonate de calcium
sous forme de solide blanc (précipité).
3) Bilan de la transformation chimique :
eau de chaux + dioxyde de carbone
carbonate de calcium
2
1) S
chéma du déplacement d’eau qui permet de récupérer le butane :
gaz
butane
briquet
2) L
es réactifs sont le butane et le dioxygène.
3) L
es produits formés sont du dioxyde de carbone car le test à l’eau de chaux est positif. De l’eau est probablement apparue.
4) D
ans les briquets, il y a du butane. On fait brûler ce butane dans l’air en allumant le briquet. Au-dessus du
briquet, on met une plaque de verre. Elle se couvre de gouttelettes. Sur les gouttelettes, on met du sulfate
de cuivre anhydre, il devient bleu. On peut en conclure l’apparition de l’eau lors de la combustion du butane. C’est le test de l’eau.
5) B
ilan de la réaction :
butane + dioxygène
dioxyde de carbone + eau.
6) D
ans le flacon, le dioxygène est en quantité suffisante. On a alors une combustion complète. Lorsqu’on
allume le briquet, l’air ne contenant que 20 % de dioxygène, la combustion est moins vive.
3
1) Le monoxyde de carbone est incolore et inodore.
2) Il provoque l’asphyxie en empêchant l’hémoglobine de transporter le dioxygène dans le sang.
3) C
’est une combustion qui se produit avec un manque de dioxygène. Il se forme alors, en plus de l’eau et
du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone. Il faut qu’un professionnel veille à ce que les conduits ne
soient pas bouchés en partie, afin que le dioxygène de l’air arrive en quantité suffisante. La combustion se
fait sans manque de dioxygène.
4) Cela permet d’évacuer le monoxyde de carbone qui peut se former.
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Correction des exercices
Jour
6 Comment expliquer les transformations chimiques ?
Je m’exerce
1
1) Tableau ci-dessous.
2) Tableau ci-dessous.
méthane
dioxygène
dioxyde
de carbone
eau
Formule chimique
CH4
O2
CO2
H2O
Atomes présents
un atome de
carbone et
quatre atomes
d’hydrogène
deux atomes
d’oxygène
un atome de
carbone et deux
atomes d’oxygène
deux atomes
d’hydrogène et un
atome d’oxygène
Nom
3) La formule chimique du butane est C4H10.
2
1) C
’est le test à l’eau de chaux. L’eau de chaux réagit avec le dioxyde de carbone pour donner un précipité
blanc de carbonate de calcium.
2) La formule chimique du dioxyde de carbone est CO2. Celle du carbone est C.
3) Le gaz nécessaire à la combustion ou comburant est le dioxygène de formule chimique O2.
4) Équation de réaction de la combustion du carbone.
C + O2
CO2
3
1) Les réactifs sont le méthane CH4 et le dioxygène O2.
2) L
e sulfate de cuivre anhydre devient bleu. Il apparaît donc de l’eau H2O. De plus le test à l’eau de chaux
montre l’apparition du dioxyde de carbone CO2.
Les produits formés sont l’eau et le dioxyde de carbone.
3) Équation de la réaction de la combustion du méthane :
CH4 + 2 O2
CO2 + 2 H2O
4
1) Équation de la réaction de la combustion du carbone :
C + O2
CO2.
2) Pendant la transformation chimique, la masse se conserve.
On a alors : m (C) + m (O2) = m (CO2)
m (CO2) = 8,0 + 21,3
m (CO2) = 29,3 soit m (CO2) = 29,3 g
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Correction des exercices
Jour
7 Comment se répartit la tension dans un circuit ?
Je me souviens
1) et 2)
3)
G
G
L1
V
V
COM
V
V
L2
L1
COM
V
L2
V
COM
4) On remarque que U1.2 = U1 + U2
5)
V
V
COM
On remarque que
U = U1 + U2.
C’est la loi d’additivité.
G
L1
L2
Je m’exerce
1
1,2 V = 1 200 mV
380 mV = 0,380 V
230 V = 0,230 kV
0,001 kV = 1 000 mV
2 kV = 2 000 V
150 000 mV = 0,150 kV
2
1) I l n’y a pas de courant dans le circuit ouvert. La tension entre les bornes de l’interrupteur n’est pas nulle.
On peut donc s’électrocuter en touchant les deux bornes de l’interrupteur. Pendant l’électrocution, un
courant passe.
2) L’interrupteur et le fil électrique ont une tension presque nulle alors qu’ils sont traversés par un courant.
3
1) Le calibre de 20 V permet de mesurer des tensions inférieures à 20 V.
2) Il faut utiliser le calibre de 20 V. Celui de 2 V est trop petit. Il sature, sur l’écran apparaît : « 1. »
3) Le calibre de 20 V est plus précis donc on n’utilise pas le calibre de 200 V.
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40
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Correction des exercices
Jour
8 Comment se répartit l’intensité du courant dans un circuit ?
Je me souviens
COM
G
1) et 2)
L1
L1
A
L2
A
G
3)
A
COM
L2
COM
4) L
a branche principale est celle qui contient le générateur. Ce circuit a deux branches dérivées : celle passant
par la lampe L1 et celle passant par la lampe L2.
5) On remarque que I1 + I2 = 128 mA, valeur qu’on peut considérer sensiblement égale à 131 mA. On peut conclure
que I = I1 + I2. C’est la loi d’additivité des intensités valable pour un circuit comportant des dérivations.
Je m’exerce
1
2
76 mA = 0,076 A
2,5 A = 2 500 mA
230 mA = 0,230 A
0,120 A = 120 mA
1) et 2)
L1
M
A
mA
COM
3) a- La mesure est en ampère donc l’ampèremètre est utilisé sur le calibre 10 A.
b- Nathan doit choisir le calibre 200 mA. Les calibres 2 mA et 20 mA sont trop petits et saturent, l’ampèremètre affiche alors « 1. »
4) La lampe et le moteur sont en série. Or dans une branche en série, l’intensité du courant est la même partout.
Donc la lampe est traversée par un courant d’intensité 0,18 A.
3
1) Thierry doit brancher les ampèremètres comme sur le schéma suivant :
G
L1
COM
A
COM
L2
A
COM
L3
A
2) a- La lampe L1 est en série avec le générateur.
Or, dans une branche, l’intensité du courant est la même en tout point.
Donc la lampe L1 est traversée par la même intensité que le générateur, c’est-à-dire 160 mA.
b- Les lampes L2 et L3 sont dans deux branches dérivées.
Or, dans un circuit en dérivation, l’intensité du courant dans la branche principale est égale à la somme des
intensités des courants traversant les branches dérivées. Il y a additivité des intensités des courants.
I = I2 + I3
160 = 55 + I3
I3 = 160 – 55 = 105 soit I3 = 105 mA
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Correction des exercices
Jour
tensions et les intensités se répartissent-ils toujours
9 Les
de la même façon ?
Je me souviens
1) On a :
G
L
M
A
COM
2) L
e circuit est en série, donc l’intensité du courant est la même en tout point. La lampe et le générateur sont
traversés par 140 mA.
3) L
’intensité est aussi de 140 mA dans tout le circuit. L’ordre de la lampe et du moteur n’a pas d’importance
sur la valeur de l’intensité.
Je m’exerce
1
1) L
e circuit est en boucle simple. L’intensité du courant est la même en tout point. Donc l’intensité du courant traversant la pile est de 115 mA.
2) D
ominique a tort car l’intensité du courant est de 92 mA en tout point du circuit contenant trois lampes.
Par contre, les deux circuits ne sont pas traversés par la même intensité du courant.
2
1) La branche principale est celle du générateur.
2) C
es appareils électriques sont en dérivation, les tensions entre leurs bornes sont égales à celle entre les
bornes du générateur (qui est celle aussi aux bornes de l’ordinateur).
3) a- L’interrupteur est en série avec la lampe.
Or dans une branche, l’intensité du courant est la même partout.
Donc l’interrupteur est traversé par la même intensité que la lampe, 87 mA.
b- L’intensité du courant traversant le générateur est égale à la somme des intensités des courants traversant les branches dérivées. On a :
I = I1 + I3 + I4 + I5
6 000 = 87 + 4 350 + 44 + I5
I5 = 6 000 – 87 – 4 350 – 44 = 1 519 soit I5 =1 519 mA
c- S
i on branche un appareil électrique, il y aura une autre branche dérivée avec une intensité non nulle.
Cette intensité s’ajoute à celle des autres branches dérivées pour donner celle traversant le générateur.
Donc l’intensité du courant de la branche principale augmente.
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Correction des exercices
Jour
10 Tous les dipôles fonctionnent-ils avec n’importe quel générateur ?
Je me souviens
1) Voici le schéma :
L
V
V
COM
2) I l faut mesurer la tension directement entre ses bornes. Si la tension est proche de celle indiquée sur la pile,
on peut l’utiliser.
3) Lorsque
la tension entre les bornes de la lampe est inférieure à la valeur nominale, l’éclat est faible.
Lorsque la tension entre les bornes de la lampe est supérieure à la valeur nominale, l’éclat est très fort.
4) Quand la lampe est branchée à la pile de 9 V, elle est en surtension. La lampe peut griller.
5) Quand la lampe est branchée à la pile de 1,5 V, elle est en sous-tension. La pile « se vide » très vite.
6) L’éclat de la lampe est moyen quand on utilise la pile de 4,5 V.
La lampe reçoit entre ses bornes une tension proche de sa tension nominale. La lampe éclaire et peut donc
remplir sa fonction. De plus, elle n’est pas en surtension, et elle a une durée de vie maximale. Elle fonctionne
correctement.
Je m’exerce
1
1) C
ette valeur signifie que tant que la pile fonctionne, elle fournit au circuit une tension de 1,5 V.
2) C
es valeurs indiquent la tension qui permet de faire briller les lampes normalement, sans un trop grand
risque de griller la lampe ou sans décharger la pile trop vite. Ce sont les tensions nominales des lampes,
1,5 V
elles sont données par le fabricant.
3)
L, tension nominale de 1,5 V
a lampe de 6 V brillera très faiblement ou pas du tout. La pile sera très vite usée. La lampe est en sous-tension.
4) L
5) I l faut associer en série quatre piles de 1,5 V. Dans une branche, il y a additivité des tensions, donc les
tensions des piles s’ajoutent : les quatre piles fournissent au circuit une tension de 6 V.
1,5 V
1,5 V
1,5 V
1,5 V
L, tension
nominale de 6 V
2
Lampe de 1,5 V
Lampe de 3,5 V
Lampe de 6 V
Lampe de 12 V
Pile de 4,5 V
surtension
adaptation
sous-tension
sous-tension
Pile de 9 V
surtension
surtension
surtension
sous-tension
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Correction des exercices
Jour
11 Quelle est l’influence d’une résistance dans un circuit électrique ?
Je me souviens
R
1) On branche l’ohmmètre aux bornes de la résistance.
Ω
COM
Ω
2) Quand la résistance augmente, l’éclat de la lampe diminue.
3) Quand la résistance augmente, l’intensité du courant traversant la lampe diminue.
4) L
a résistance diminue l’intensité du courant traversant la diode. La résistance protège la diode d’une trop
forte intensité du courant.
Je m’exerce
1
1) L’unité de mesure de la résistance est l’ohm de symbole Ω.
2) On mesure la résistance avec un ohmmètre de symbole normalisé :
Ω
n sait que 5 000 Ω = 5 kΩ. Il faut choisir le calibre 20 kΩ car il permet de mesurer des résistances
3) O
comprises entre 0 et 20 kΩ.
2
0,002 MΩ = 2 kΩ
1 000 Ω = 1 kΩ
5 MΩ = 5 000 kΩ
0,500 kΩ = 500 Ω
20 kΩ = 20 000 Ω
200 000 Ω = 200 kΩ
3
1) La lampe brille davantage avec R1 qu’avec les deux autres résistances. Elle brille plus faiblement avec R3.
2) On peut placer l’ampèremètre en tout point du circuit.
G
L
R
A
mA
COM
3) Plus une résistance est grande et plus l’intensité du courant est faible. On a donc :
Résistance
R1 = 15 Ω
R2 = 30 Ω
R3 = 66 Ω
Intensité du
courant traversant
la lampe
112 mA
88 mA
56 mA
4) Dans une branche ou dans une boucle, la position de la résistance n’a pas d’importance.
Les mesures seront donc les mêmes.
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Correction des exercices
Jour
12 Comment prévoir le fonctionnement d’une résistance ?
Je me souviens
G
1) On obtient le schéma suivant :
A
COM
mA
V
V
COM
2) Quand la tension U augmente, l’intensité du courant I traversant la résistance augmente.
3) Tension U ( en V )
8
7
6
5
4
4) L
es points sont alignés. La droite
passe par l’origine du repère, U et I
sont donc proportionnelles.
On peut en conclure que la résistance
est un conducteur ohmique.
3
2
1
5) U
et I sont proportionnelles donc on
peut écrire que : U = a x I où a est
un nombre fixe.
Intensité I ( en mA )
0
0
20
40
60
80
100
120
140
6)
Tension U entre les bornes de la résistance (en V)
0
2,31
3,14
6,28
7,29
8,10
Intensité I du courant traversant la résistance (en A)
0
0,035
0,048
0,096
0,111
0,122
66
65
65
66
66
U / I (en V / A)
On a en moyenne un rapport U égal à 65,6 V/A.
I
7) R = 66 Ω d’après l’énoncé. On peut alors écrire U = R ou encore U = R I.
I
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Correction des exercices suite
Je m’exerce
1
On a : U = 12 V et R = 5 kΩ soit 5 000 Ω.
D’après la loi d’Ohm, on a : U = R I
I=U
R
I = 12 = 0,0024
5 000
soit 0,0024 A ou 2,4 mA
2
1) D
ans un circuit en boucle, la tension entre les bornes du générateur est égale à la somme des tensions
entre les bornes des dipôles. Soit :
UG = UL + UR
On en déduit : 2) D’après la loi d’Ohm : On a donc
UR = UG – UL
UR = 6 – 3,43 = 2,57
soit
UR = R IR
U
IR = R = 2,57 = 0,086
R
30
UR = 2,57 V
soit
IR = 0,086 A
ou
IR = 86 mA
3) D
ans une boucle ou une branche, l’intensité du courant est la même en tout point. La lampe et la
résistance étant en série, l’intensité du courant qui traverse la lampe est de 86 mA.
3
1) O
n utilise la caractéristique
de cette résistance ; en
partant de U = 4,5 V,
on croise la droite et on
redescend sur l’axe des
abscisses où on lit 68 mA.
Tension U ( en V )
8
7
6
5
4
3
2
1
0
2) D’après la loi d’Ohm, U = R I.
0
20
40
60
I = U = 4,5 la calculatrice donne 0,0681818… soit environ 68 mA.
R 66
80
100
120
140
Intensité I
( en mA )
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Correction des exercices
Jour
13 Comment expliquer la couleur d’un objet ?
Je me souviens
B 1) La lumière colorée sur l’écran est rouge. C’est la lumière colorée rouge qui traverse le filtre.
2) Les autres lumières colorées sont absorbées.
3) L
e filtre est un objet comme un autre. Sa couleur quand il est éclairé par une lumière blanche est rouge. On
remarque qu’il nous apparaît de la couleur qui le traverse ou qu’il diffuse. Un objet a donc pour couleur celle
de la lumière qu’il diffuse.
C 1) a-On obtient une lumière colorée jaune.
b- On obtient une lumière colorée magenta.
c- On obtient une lumière colorée cyan.
d- O
n obtient une lumière blanche. Si en superposant trois lumières colorées, on obtient une lumière blanche,
les trois lumières colorées sont trois lumières primaires. Les lumières bleue, rouge et verte sont des
lumières primaires.
2) C
et objet apparaîtra de la couleur de la lumière qu’il diffuse. La superposition des lumières verte et rouge est
la lumière jaune. L’objet apparaîtra jaune.
Je m’exerce
1
1) I l faut utiliser un filtre bleu, placé entre l’observateur et la lampe. La lumière diffusée par le filtre est bleue
car toutes les autres lumières colorées sont absorbées par le filtre.
2) L
a seule lumière colorée qui traverse le filtre est bleue. L’observateur est derrière le filtre, il ne reçoit que
de la lumière bleue. Donc la lampe est vue bleue.
3) L
e ballon, vu rouge en lumière blanche, absorbe le bleu. Il ne diffusera aucune lumière, il apparaîtra donc
noir.
2
1) L
’observateur voit le bord gauche du ballon de couleur rouge car il est éclairé par la lumière colorée rouge.
Le bord droit du ballon est vu vert.
Lorsqu’on superpose les lumières colorées rouge et verte, on obtient une lumière colorée jaune. Au centre
du ballon, ces deux lumières se superposent. Le centre du ballon est vu jaune.
Du bord gauche du ballon au centre, on voit un dégradé du rouge au jaune. Puis du centre du ballon au
bord droit du ballon, on voit un dégradé du jaune au vert.
2) L
a lumière colorée bleue n’éclaire pas le devant du ballon. Seules les lumières colorées rouge et verte
éclairent le sol devant le ballon. Leur superposition donne au sol, devant le ballon, la couleur jaune.
Vers la gauche ou vers la droite du ballon, les trois lumières colorées éclairent le sol, le sol est vu blanc.
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Jour
14 Comment obtient-on une image à l’aide d’une lentille ?
Je me souviens
1) Q
uand la source de lumière est très loin, les rayons issus de cette source peuvent être considérés parallèles
entre eux, constituant ainsi un faisceau de rayons de lumière parallèles (exemple : les rayons de lumière qui
sont dans le rectangle).
Rayons de lumière
Soleil
2) L
a lumière se propage en ligne droite dans l’air, avant et après la lentille. Elle se propage en ligne droite
dans la lentille.
3) Les rayons de lumière émergents divergent. On parle de lentille à bord épais ou de lentille divergente.
4) Les rayons de lumière émergents convergent. On parle de lentille à bord mince ou de lentille convergente.
5) C
e point d’intersection est le foyer F de la lentille. Quand le faisceau de lumière incidente est parallèle à l’axe
optique, la lentille fait converger toute l’énergie lumineuse du faisceau émergent en son foyer.
La distance entre le foyer et le centre O de la lentille est la distance focale f.
Le rayon passant par O n’est pas dévié.
Je m’exerce
1
1) C
amille peut trouver le foyer en visant, comme sur le schéma, une source éloignée. Camille doit chercher
avec un écran le point où l’énergie se concentre. Ce point est le foyer de la lentille. Entre la lentille et
l’écran, elle mesure la distance focale de la lentille.
Exemple de source éloignée : une lampe à 3 ou 4 m de la lentille, le Soleil.
Il ne faut JAMAIS regarder le Soleil à travers une lentille, si la lentille est convergente, elle
concentre l’énergie provenant du Soleil. Cette énergie est suffisante pour brûler de façon
irréversible la rétine de l’œil.
2) C
ette lentille ne concentre pas l’énergie en un point derrière la lentille : ce n’est pas une lentille
convergente. C’est une lentille divergente.
3) C
’est une lentille convergente de distance focale 10 cm. Camille ne doit pas observer le Soleil avec cette
lentille.
2
1) U
n modèle est une description de l’œil, représenté schématiquement ; il permet de comprendre son
fonctionnement. Un modèle n’est pas toujours suffisamment précis pour tout comprendre, il en existe donc
plusieurs pour l’œil.
2) L’écran reçoit la lumière comme la rétine de l’œil.
3) La lentille joue le rôle de l’ensemble des milieux transparents de l’œil.
4) L
’image nette se forme après l’écran. Il faut donc faire converger la lumière plus près de la lentille. Pour
cela, il faut utiliser une lentille convergente que l’on place avant la lentille de l’œil.
Ici, l’œil modélisé est hypermétrope (image nette derrière la rétine). On corrige l’hypermétropie par des
verres correcteurs ou des lentilles convergentes.
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Jour
15 Comment se propage la lumière ? Comparons-la au son.
Je me souviens
1) Le Soleil est la source de lumière qui éclaire la Terre.
2) U
ne lampe à incandescence, un tube fluorescent sont d’autres émetteurs de lumière. Un émetteur de lumière
fabrique un signal, sous forme de lumière.
3) L
’œil est le récepteur qui nous permet de voir la lumière.
4) U
ne pellicule photo, les panneaux solaires, les piles photovoltaïques sont des exemples de récepteurs de
lumière.
Un récepteur transforme un signal fabriqué par un émetteur.
5) L
a lumière se propage en ligne droite, sa trajectoire est rectiligne.
La vitesse c de la lumière dans le vide est de 300 000 km/s.
On peut écrire : 3 x 105 km/s.
En m/s, la vitesse de la lumière est de 300 000 000 m/s ou 3 x 108 m/s.
6) S
oit c la vitesse de la lumière dans le vide et t le temps mis par la lumière pour aller du Soleil à la Terre
(t ≈ 8,3 min soit environ 8,3 x 60 c’est-à-dire 498 s).
On a :
c = dt
ou
d = c x t ≈ 300 000 x 498 soit environ 149 400 000 km
La distance entre le Soleil et la Terre est d’environ 150 millions de kilomètres.
7) L
a lumière provenant du Soleil traverse le vide et l’air. La lumière se propage aussi dans l’eau et le verre.
L’air, l’eau et le verre sont des milieux dits transparents.
8) Un haut parleur, les cordes vocales, les cordes d’une guitare sont des émetteurs sonores.
9) L’oreille, un microphone enregistreur sont des récepteurs sonores.
10) L
a vitesse de propagation du son dans l’air est d’environ 340 m/s. La vitesse de la lumière est beaucoup
plus grande que celle du son.
11) Entre nous et le Soleil, il y a du vide. Un son ne peut donc pas se propager.
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Je m’exerce
1
1) 1 an = 365 jours = 365 x 24 = 8 760 heures
8760 x 60 = 525 600 minutes
c’est-à-dire
ou encore
525 600 x 60 = 31 536 000 s
Soit
x la distance parcourue par la lumière en un an en kilomètre.
Temps de parcours (en s)
1
31 536 000
Distance parcourue (en km)
300 000
x
D’après le tableau de proportionnalité, on peut déterminer le quatrième nombre à l’aide d’un « produit en croix » :
x = 300 000 x 31 536 000 soit 9 460 800 000 000 km
En notation scientifique, la distance parcourue par la lumière en un an est environ 9,46 x 1012 km.
2) O
n utilise le coefficient de proportionnalité qui permet de calculer la troisième ligne du tableau à partir de
la deuxième. Ce coefficient est 9,46 x 1012 km.
Étoile ou
galaxie
Proxima du
centaure
Sirius
Étoile polaire
Galaxie
Andromède
Distance à la
Terre (en al)
4,22
8,60
431
2,9 x 106
Distance à la
Terre (en km)
3,99 x 1013
8,14 x 1013
4,08 x 1015
2,74 x 1019
3) La lumière émise par Sirius met 8,60 années pour arriver sur la Terre.
2
1) La vitesse du son dans l’air est :
v ≈ 340 m/s.
v=d
ou
d = v t ≈ 340 x 5
On a :
t
Le tonnerre a parcouru environ 1 700 m en 5 s.
soit
2) La vitesse de propagation de la lumière dans le vide est :
c = 300 000 km/s, soit 300 000 000 m/s
On a :
t = cd
avec
t = 1,7 x 103
3 x 108
1 700 m
ou
c’est-à-dire
1,7 x 103 m.
3 x 108 m/s.
d en m et c en m/s
= 0,57 x 103-8
soit
t ≈ 0,6 x 10-5 s
ou
0,006 ms.
La lumière parcourt 1 700 m en 0,006 ms.
3) L
a lumière va beaucoup plus vite que le son. On peut donc considérer que l’éclair est vu par Paul quand la
foudre tombe (on peut négliger 0,006 ms). Le son émis par la foudre met 5 s pour parcourir la distance
qui la sépare de Paul.
Calculons la distance parcourue en km :
d=vt
Avec v = 340 m/s = 0,340 km/s = 3,4 km/s ≈ 3 km/s.
10
10
On peut alors écrire : d ≈ 3 x t (avec t en s, d en km).
10
Cette égalité correspond au calcul de Paul.
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50
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