Physique-Chimie Cycle 4
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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
Ch. 6
Que trouve-t-on dans l'air ?
Ch. 7
Les transformations chimiques et la pollution
Ch. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Les ions dans notre quotidien
Ch. 10
Quand les acides et les bases réagissent
Ch. 11
Introduction à la masse volumique
Ch. 12
La masse volumique
Ch. 13
La matière, dans l'espace et dans l'Univers
Ch. 14
De l'Univers aux atomes
Thème 2 - Mouvement et interactions
Ch. 15
Introduction à la vitesse et au mouvement
Ch. 16
Repérage de mouvement et mesure de vitesse
Ch. 17
Vitesse et mouvement
Ch. 18
Les interactions
Ch. 19
Les forces
Ch. 20
Le poids
Thème 3 - L'énergie et ses conversions
Ch. 21
Introduire la notion d'énergie
Ch. 22
Conversion et transfert de l'énergie
Ch. 23
La conservation de l'énergie
Ch. 24
Les circuits électriques
Ch. 25
La tension et l'intensité
Ch. 26
Relations entre grandeurs dans les circuits électriques
Ch. 27
Résistance et loi d'Ohm
Ch. 28
Puissance et énergie en électricité
Thème 4 - Des signaux pour observer et communiquer
Ch. 29
Le son
Ch. 30
La lumière
Ch. 31
Vitesse de propagation des signaux
Ch. 32
Des signaux au-delà de la perception humaine
Chapitre 10

La Physique-Chimie autrement

Histoire des sciences
L'histoire du rayon de lumière

Doc. 1
Alhazen (965 - 2039)

Doc. 1 Alhazen (965 - 2039)
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Crédits : Photo Researchers Inc/Alamy
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 ?

Objet d'étude
La lumière du feu d'artifice

Doc. 1
Feu d'artifice.

Doc. 1 Feu d'artifice.
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Crédits : ehtesham/Shutterstock

Doc. 2
Explosion de lumière.

Quand la charge explose, des petites billes se dispersent et brulent en laissant derrière elles un sillage coloré.
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 ?

La Physique-Chimie au quotidien
Esprit scientifique

Un tour d'illusionniste : les deux bougies !

Doc. 1
La personne ne se brule pas !

Doc. 1 La personne ne se brule pas !
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Crédits : A. Aubert

Doc. 2
Le secret de l'illusion.

Doc. 2 Le secret de l'illusion.
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Crédits : A. Aubert

Doc. 3
Matériel.

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

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.
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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