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 7

La Physique-Chimie autrement

Histoire des sciences
La roue : une histoire en trois ères

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.

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 !

Doc. 2 : Bateau à vapeur construit en 1809.
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Crédits : Marzolino/Shutterstock

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.

Éolienne.
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Crédits : GaudiLab/Shutterstock

Éolienne.
Hydrolienne.
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Crédits : Doug McLean/Shutterstock

Hydrolienne.
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 ?

Objet d'étude
Un feu d'artifice plein d'énergies

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.

Doc. 2
Un éventail de comètes.

>Doc. 2 : Un éventail de comètes.
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Crédits : Renata Apanaviciene/Shutterstock
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 ?

La Physique-Chimie au quotidien
Esprit scientifique

Mesure l'énergie que tu dépenses en marchant !

Doc. 1
Affichage d'un podomètre.

Doc. 1 : Affichage d'un podomètre.
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Matériel

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

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 !
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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