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Dossier Brevet
Thème 1 : Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
De l'Univers aux atomes
Ch. 2
Les ions dans notre quotidien
Ch. 3
Quand les acides et les bases réagissent
Ch. 4
La masse volumique
Thème 2 : Mouvement et interactions
Ch. 5
Vitesse et mouvement
Ch. 6
Les forces
Ch. 7
Le poids
Thème 3 : L'énergie et ses conversions
Ch. 8
La conservation de l'énergie
Ch. 9
Résistance et loi d'Ohm
Ch. 10
Puissance et énergie en électricité
Thème 4 : Des signaux pour observer et communiquer
Ch. 11
Des signaux au-delà de la perception humaine
Chapitre 11
La Physique-Chimie autrement
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Histoire des sciences
L'existence des infrarouges (William Herschel)
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Doc. 1L'hypothèse d'Herschel.
Herschel s'interroge sur les transports de chaleur. On comprend aisément que la chaleur puisse passer d'un corps à un autre si ceux-ci sont en contact, ou si un fluide fait la liaison entre les deux, mais comment le Soleil nous réchauffe-t-il ? Pourquoi fait-il plus frais à l'ombre ? Herschel suppose l'existence d'un rayonnement qu'il nomme d'abord « chaleur radiante » et tente un rapprochement avec le seul rayonnement connu à l'époque : la lumière !
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Doc. 2De l'hypothèse à la preuve expérimentale.
Herschel étudie l'influence de la lumière reçue sur la température des corps. Pour cela, il décompose un faisceau de lumière blanche à l'aide d'un prisme, puis place son thermomètre successivement dans chaque faisceau coloré obtenu. Il observe que les thermomètres indiquent une température plus élevée une fois qu'ils reçoivent de la lumière. De plus, le thermomètre situé au-delà du bord rouge du faisceau chauffe davantage. La conclusion d'Herschel est donc claire : il existe bien un rayonnement infrarouge qui porte la chaleur. Ce rayonnement est invisible puisqu'on peut sentir la chaleur d'un objet chaud même dans l'obscurité. Il fait cependant partie du rayonnement lumineux.
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Doc. 3Influence de la couleur, donc de la longueur d'onde, sur la température.
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Questions
Les découvertes physiques s'appuient souvent sur des observations que l'on cherche à expliquer. Vers 1800, le britannique William Herschel franchit un pas marquant dans l'histoire de la physique en mettant en évidence l'existence d'un signal que nos sens ne perçoivent pas : les infrarouges !
1. Les rayons infrarouges sont nommés ainsi car leur fréquence est inférieure à celle de la lumière rouge. Sais-tu comment on appelle ceux dont la fréquence est plus élevée que celle de la lumière violette ?
2. Avant d'être nommé « infrarouge », ce rayon a aussi été appelé « rayon calorifique ». D'où peut venir cette appellation ?
3. Herschel a découvert une planète longtemps appelée « planète d'Herschel ». Sais-tu de quelle planète il s'agit ?
1. Les rayons infrarouges sont nommés ainsi car leur fréquence est inférieure à celle de la lumière rouge. Sais-tu comment on appelle ceux dont la fréquence est plus élevée que celle de la lumière violette ?
2. Avant d'être nommé « infrarouge », ce rayon a aussi été appelé « rayon calorifique ». D'où peut venir cette appellation ?
3. Herschel a découvert une planète longtemps appelée « planète d'Herschel ». Sais-tu de quelle planète il s'agit ?
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Le saviez-vous ?
- Le caractère aigu ou grave du son dépend de sa fréquence.
- Certaines personnes, notamment plus âgées, entendent moins bien les bruits les plus aigus.
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Objet d'étude
1G, 2G, 3G, 4G… que désignent ces appellations ?
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Doc. 1Une antenne relais de téléphonie mobile.
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Crédits : Libor Píška/Shutterstock
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Doc. 2De nombreuses normes successives.
Depuis les premiers téléphones portables, embarqués dans des voitures tant ils étaient encombrants, plusieurs générations de réseaux se sont succédées avec un objectif constant : un transfert de données toujours plus rapide et efficace. La première génération de réseaux est appelée GSM (General System for Mobile), puis viennent les r éseaux GPRS (General Packet Radio Service) et Edge (Enhanced Data rates for GSM Evolution) qui correspondent à la 2G. En 2002, le réseau évolue vers l'UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) ou 3G, remplacée peu à peu depuis 2009 par la technologie LTE (Long Term Evolution) couramment appelée 4G.
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Questions
Nos téléphones émettent et reçoivent en permanence une quantité impressionnante d'ondes radio-électriques : Wi-fi , bluetooth, téléphonie, internet, etc. La qualité des réseaux est aujourd'hui attachée à des sigles comme G, Edge, LTE, etc. À quoi correspondent-ils ?
1. Développer un réseau de téléphonie est long et couteux. Il y a donc de fortes disparités en fonction des zones géographiques. À ton avis, comment sont établies les priorités de développement ?
1. Développer un réseau de téléphonie est long et couteux. Il y a donc de fortes disparités en fonction des zones géographiques. À ton avis, comment sont établies les priorités de développement ?
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La Physique-Chimie au quotidienEsprit scientifique
Mesure les limites de ton audition et de celle de tes proches !
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Explication scientifique
La fréquence d'un son correspond à son caractère aigu ou grave. Notre récepteur, l'oreille, entend en moyenne les sons dont la fréquence est comprise entre 20 et 20 000 Hz.
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Matériel
- Un smartphone connecté.
- Une application permettant de générer des sons de fréquences différentes.
- Un adulte.
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Questions
Étapes de la fabrication :
Recherche et installe une application adaptée à partir des mots clés « générateur » et « fréquence sonore ». Avec un adulte, diminue ou augmente le plus possible la valeur de la fréquence du son émis et estime quelle plage de fréquence lui et toi pouvez entendre.Des questions à se poser :
1. Comment perçois-tu les changements de fréquence du son ?2. Quand il n'y a plus de son aigu audible, est-ce dû à l'émetteur ou au récepteur ?
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j'ai une idée !
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