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Thème 1 - Organisation et transformations de la matière
Thème 2 - Mouvement et interactions
Thème 3 - L'énergie et ses conversions
Thème 4 - Des signaux pour observer et communiquer
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Nos dossier d'actualité
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Chapitre 7

La Physique-Chimie autrement

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Histoire des sciences
La roue : une histoire en trois ères

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Doc. 1
L'invention et l'abandon des moulins.

Pendant longtemps, deux types d'installations se partagent la mission de mettre l'énergie disponible dans la nature au service de l'humanité :
  • le moulin à eau, apparu dès le IIIe siècle, capte l'énergie des cours d'eau qui entrainent sa roue ;
  • le moulin à vent, apparu vers l'an 800 en Grande-Bretagne, puis généralisé en Europe au XIIe siècle, capte l'énergie éolienne avec ses ailes.
Avec l'avènement de l'électricité et de la métallurgie, les techniques ont changé et se sont perfectionnées : les moulins ont disparu.
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Doc. 2
Bateau à vapeur construit en 1809.

Lors du déclin de l'utilisation des moulins, la roue garde toute son utilité. Le moteur n'est pas encore inventé mais une idée germe rapidement : se servir de la roue sur le modèle des moulins en embarquant la source d'énergie. Une fois les contraintes techniques dépassées et la vapeur d'eau sous pression contrôlée, la roue tourne et les bateaux à vapeur voient le jour !

Placeholder pour Gravure de 1809 : bateau à vapeur naviguant, voiles déployées, roue à aubes visible.Gravure de 1809 : bateau à vapeur naviguant, voiles déployées, roue à aubes visible.

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Doc. 3
Les moulins modernes.

Au XXe siècle, le développement du moteur thermique et l'exploitation sans limite des réserves d'énergie fossile détournent l'industrie des énergies renouvelables : la roue se démode. Aujourd'hui, même si le design a changé et si l'objectif est davantage la production d'électricité que l'accomplissement de tâches agricoles, le principe de la roue revient en force, que ce soit avec les éoliennes ou les turbines hydrauliques.

Placeholder pour Éoliennes tournantes en montagne, énergie renouvelable. Paysage naturel, ciel bleu.Éoliennes tournantes en montagne, énergie renouvelable. Paysage naturel, ciel bleu.

Éolienne.
Placeholder pour Photographie d'une hydrolienne sur une barge. Vue de face de la turbine sous-marine, détails techniques visibles.Photographie d'une hydrolienne sur une barge. Vue de face de la turbine sous-marine, détails techniques visibles.

Hydrolienne.
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Questions
Des moulins aux éoliennes en passant par les bateaux à vapeur, l'Homme a souvent utilisé le principe de la roue pour capter et convertir de l'énergie.

1. À ton avis, quel est le premier réservoir d'énergie que l'Homme a utilisé pour surpasser ses propres forces et notamment tirer de lourdes charges ?
2. Quels autres engins fonctionnant avec le même système que la roue connais-tu ?
3. Connais-tu d'autres moyens de capter l'énergie de la nature pour la mettre au service de l'Homme ?
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Objet d'étude
Un feu d'artifice plein d'énergies

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Doc. 1
Principe de la « comète ».

Une « comète » est un type de feu d'artifice qui part du sol en produisant une grande trainée lumineuse. Une impulsion électrique sert à faire exploser la poudre ; la comète est alors projetée en l'air et émet une grande trainée lumineuse.
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Doc. 2
Un éventail de comètes.

Placeholder pour >Doc. 2 : Un éventail de comètes.>Doc. 2 : Un éventail de comètes.
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Questions
Quand on regarde un feu d'artifice, on s'émerveille de voir toutes ces couleurs embraser le ciel. Sais-tu qu'un tel spectacle fait intervenir plusieurs formes d'énergie ?

1. Peux-tu identifier au moins trois formes sous lesquelles on trouve l'énergie lors du tir d'une comète ?
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La Physique-Chimie au quotidien
Esprit scientifique

Mesure l'énergie que tu dépenses en marchant !

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Doc. 1
Affichage d'un podomètre.

Placeholder pour Capture d'écran d'un podomètre affichant 9000 pas, 344,2 Kcal, 6300 mètres et une vitesse moyenne de 4,2 km/h le 9 mai.Capture d'écran d'un podomètre affichant 9000 pas, 344,2 Kcal, 6300 mètres et une vitesse moyenne de 4,2 km/h le 9 mai.
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Matériel

  • Un smartphone connecté.
  • Une application podomètre Android, iOS ou Windows Phone installée.
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Explication scientifique

Le nombre de pas comptés est juste uniquement si tu as ton téléphone sur toi ! L'énergie dépensée peut être mesurée en calories. Une calorie correspond à 4,18 J. En réalité, l'énergie dépensée dépend également du dénivelé parcouru, de ta masse, ou même de ta vitesse de marche !
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Questions

Étapes de la fabrication :

  • Laisse l'application compter tes pas plusieurs journées de suite.
  • En observant l'application, marche plus ou moins vite, en montant ou en descendant.

Des questions à se poser :

1. À quoi faut-il faire attention pour que le nombre de pas comptés soit juste ?
2. Quel résultat est affiché ici en kilocalories (kCal) ? Penses-tu que cette dernière mesure soit vraiment précise ? Pourquoi ?
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