Physique-Chimie 5e

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Thème 1 : Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
L'eau que nous buvons est-elle pure ?
Ch. 2
La matière : états, masse et volume
Ch. 3
Les changements d'état de la matière
Ch. 4
Les mélanges
Ch. 5
La matière à l'échelle microscopique
Thème 2 : Mouvement et interactions
Ch. 6
Introduction à la vitesse et au mouvement
Thème 3 : L'énergie et ses conversions
Ch. 7
Introduire la notion d'énergie
Ch. 8
Les circuits électriques
Thème 4 : Des signaux pour observer et communiquer
Ch. 9
Le son
Chapitre 10

La Physique-Chimie autrement

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Histoire des sciences
L'histoire du rayon de lumière

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Doc. 1
Alhazen (965 - 2039)

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Questions
La lumière est longtemps restée un grand mystère pour l'Homme. Certains l'imaginaient créée par les objets que l'on voit, d'autres pensaient qu'elle était directement émise par nos yeux pour éclairer les objets qui nous entourent. La notion de rayons de lumière est apparue dès l'Antiquité mais il faut attendre les travaux du savant arabo-musulman Alhazen pour en connaitre les propriétés : propagation en ligne droite, réflexion, etc. Les scientifiques utilisèrent ce modèle jusqu'au XVIIIe siècle.

1. Place une feuille cartonnée, préalablement trouée à l'aide d'une épingle, contre la diode d'une lampe de smartphone. Place-toi dans le noir et fais passer la lumière par ce petit trou. Regarde le résultat sur un mur. Que remarques-tu dans la zone éclairée ?
2. Le modèle du rayon de lumière permet-il d'expliquer ce que tu observes ?
3. Sais-tu comment s'appelle ce phénomène qui ne peut pas être expliqué par le déplacement rectiligne de la lumière ?
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Objet d'étude
La lumière du feu d'artifice

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Doc. 1
Feu d'artifice.

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Doc. 2
Explosion de lumière.

Quand la charge explose, des petites billes se dispersent et brulent en laissant derrière elles un sillage coloré.
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Questions
Les feux d'artifice sont tirés en pleine nuit. As-tu déjà remarqué qu'à chaque fois qu'une « bombe » explose, on peut distinguer les détails du paysage ?

1. Sur l'image, retrouve les deux sources primaires de lumière.
2. Bien qu'il fasse nuit, on distingue le lac : par quoi est-il éclairé ?
3. Peux-tu tracer le chemin d'un rayon lumineux qui permet à un des spectateurs de voir le lac ?
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La Physique-Chimie au quotidien
Esprit scientifique

Un tour d'illusionniste : les deux bougies !

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Doc. 1
La personne ne se brule pas !

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Doc. 2
Le secret de l'illusion.

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Matériel

- 1 vitre transparente de 20 cm × 30 cm minimum, fixée verticalement.
- 2 bougies identiques.
- 1 briquet ou des allumettes.
- Un adulte.
- Un spectateur.
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Questions

Étapes de la fabrication :

  • Place une bougie allumée devant la vitre.
  • Place l'autre bougie, éteinte, de façon symétrique à la première de l'autre côté de la vitre : l'image de la première bougie doit se superposer avec la deuxième bougie.

Des questions à se poser :

1. Quelle est la source primaire de lumière lors de cette expérience ?
2. Les autres objets nous envoient-ils aussi de la lumière ?
3. Comment se propage la lumière dans l'air ?
4. Comment les physiciens savent-ils qu'il faut placer la deuxième bougie symétriquement à la première ?
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Explication scientifique

Dans cette expérience, seule la flamme de la bougie émet sa propre lumière : c'est la source primaire. Tous les autres objets nous envoient aussi de la lumière mais ils ne font que la réfléchir ou la diffuser.
Dans l'air, la lumière se propage en ligne droite, on peut donc la représenter en traçant des rayons lumineux, faire des schémas et comprendre les lois de l'optique ! L'image ci-dessus montre bien que les deux bougies doivent être placées symétriquement.
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Le saviez-vous ?

  • La bougie fonctionne en s'auto-alimentant : la cire, fondue par la flamme, devient fluide et s'évapore. Elle se mélange alors à l'air et certaines de ses molécules forment un gaz combustible. Celui-ci est brûlé par la flamme, ce qui permet de l'alimenter.
  • La bougie est une ancienne unité de mesure qui fut remplacée par le Candela (unité de mesure utilisée pour représenter une quantité d'éclairage, autrement dit une intensité lumineuse).

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