Aether · Sciences 6e

Solide, liquide, gaz

À retenir

Un solide garde sa forme et son volume quel que soit le récipient. Un liquide garde son volume mais prend la forme du récipient : sa surface libre est plane et horizontale. Un gaz n'a ni forme ni volume propres : il occupe tout l'espace dont il dispose.

La méthode

Poser la question dans cet ordre : la forme change-t-elle ?

Puis : le volume change-t-il ? Pour un liquide, le lire dans l'éprouvette graduée avant et après le transvasement.

Pour un liquide, poser le récipient et regarder la surface de côté.

Conclure avec les deux réponses, pas avec l'aspect de la matière.

Attention

Le sable coule et se verse, pourtant ce n'est pas un liquide : c'est un tas de grains solides. Chaque grain garde sa forme. La vapeur d’eau est invisible. Le nuage blanc au-dessus d’une casserole contient de fines gouttelettes d’eau liquide ; la fumée peut aussi contenir des particules solides.

Définitions

Forme propre : forme que la matière garde quand on change de récipient.

Volume propre : place occupée, qui ne change pas quand on change de récipient.

Surface libre : dessus d'un liquide au repos ; elle est toujours plane et horizontale.

Mesurer une température

À retenir

La température se mesure avec un thermomètre et s'exprime en degrés Celsius (°C). Le réservoir doit être plongé au cœur du liquide, sans toucher les parois ni le fond, et la lecture se fait à hauteur des yeux une fois la valeur stabilisée.

La méthode

Plonger le réservoir au milieu du liquide.

Ne toucher ni le fond ni les parois du récipient.

Attendre que la colonne s'arrête de monter ou de descendre.

Lire en face de la graduation, l'œil à la hauteur du sommet de la colonne du thermomètre.

Attention

Au fond du récipient, le réservoir touche le verre chauffé par la plaque : il indique une température trop haute. Sorti du liquide, il indique celle de l’air. Une lecture faite d'en haut ou d'en bas donne aussi une valeur fausse : c'est une erreur de parallaxe.

Définitions

Température : grandeur qui indique si un corps est chaud ou froid.

Degré Celsius (°C) : unité utilisée au collège.

Courbe température-temps : graphique qui montre l’évolution de la température au cours du temps.

Provoquer un changement d'état

À retenir

En chauffant ou en refroidissant l'eau, on change son état sans changer sa nature. Fusion : solide → liquide. Solidification : liquide → solide. Vaporisation : liquide → gaz. Liquéfaction : gaz → liquide.

La méthode

Relever la température de départ.

Chauffer ou refroidir en suivant le thermomètre et le chronomètre.

Repérer le moment où la température cesse de varier : c'est le palier.

Nommer le changement d'état à partir de l'état de départ et de l'état d'arrivée.

Attention

Pendant la fusion de la glace d’eau pure, à pression atmosphérique normale, la température reste à 0 °C tant que l’eau liquide et la glace coexistent. L’énergie apportée sert à la fusion. Un mélange, comme l’eau salée avec de la glace, peut fondre sans ce palier à 0 °C.

Définitions

Fusion : passage de l'état solide à l'état liquide.

Solidification : passage de l'état liquide à l'état solide.

Vaporisation : passage de l'état liquide à l'état gazeux.

Liquéfaction : passage de l'état gazeux à l'état liquide.

Le laboratoire des matériaux

À retenir

On identifie et on trie les matériaux grâce à des tests simples : l'aimant distingue les métaux ferreux, le circuit électrique sépare conducteurs et isolants, le bac d'eau montre ce qui flotte et ce qui coule.

La méthode

Faire passer chaque échantillon par le même test.

Observer le résultat, y compris quand aucune réaction n’est visible.

Comparer les échantillons entre eux, pas à une réponse attendue.

Croiser les résultats : un seul test ne suffit pas toujours à identifier un matériau.

Attention

Tous les métaux ne sont pas attirés par l'aimant : l'aluminium et le cuivre ne le sont pas, alors qu'ils conduisent très bien le courant. Un seul test ne suffit donc jamais pour identifier un matériau.

Définitions

Matériau : matière dont un objet est fabriqué.

Conducteur : matériau qui laisse passer le courant électrique.

Isolant : matériau qui ne laisse pas passer le courant électrique.

Propriété : caractéristique observable ou mesurable d'un matériau.

Repères de cours

La matière se présente sous trois états — solide, liquide et gazeux — que l'on distingue par leur forme et leur volume. La température, mesurée en degrés Celsius, commande le passage d'un état à l'autre. Enfin, quelques tests simples suffisent pour reconnaître le matériau dont un objet est fait.

Trois états°CChangements d'étatPropriétés des matériaux

Définitions clés

État solide

La matière garde sa forme et son volume, quel que soit le récipient qui la contient.

Ex : un glaçon, une bille d'acier, un morceau de bois.

État liquide

La matière garde son volume mais prend la forme du récipient. Au repos, sa surface libre est plane et horizontale.

Ex : l'eau, l'huile, le sirop.

État gazeux

La matière n'a ni forme ni volume propres : elle occupe tout l'espace disponible.

Ex : l'air, la vapeur d'eau, le gaz du briquet.

Température

Grandeur qui repère le caractère chaud ou froid d'un corps. On la mesure avec un thermomètre, en degrés Celsius.

Repères : 0 °C la glace fondante, 37 °C le corps humain, 100 °C l'eau qui bout.

Fusion et solidification

La fusion fait passer de l'état solide à l'état liquide ; la solidification fait l'inverse.

Pour l'eau pure, les deux se produisent à 0 °C.

Vaporisation et liquéfaction

La vaporisation fait passer de l'état liquide à l'état gazeux ; la liquéfaction fait l'inverse.

L'eau pure bout à 100 °C sous la pression habituelle.

Palier de température

Pendant un changement d'état d'un corps pur, la température reste constante alors qu'on continue de chauffer ou de refroidir.

C'est le palier à 0 °C que l'on observe en faisant fondre de la glace.

Propriétés d'un matériau

Ensemble des caractéristiques observables : attiré ou non par un aimant, conducteur ou isolant, flottant ou coulant.

Elles servent à identifier et à trier les matériaux.

Les schémas à connaître

Forme et volume selon l'état

Le solide garde tout, le liquide ne garde que son volume, le gaz ne garde rien : il remplit tout le récipient.

Les quatre changements d'état

Chauffer fait avancer vers la droite, refroidir fait revenir vers la gauche. La nature de la matière, elle, ne change pas.

La courbe de fusion de l'eau pure

Tant qu'il reste de la glace, la température ne bouge plus : c'est le palier de fusion, à 0 °C pour l'eau pure.

Méthode : mesurer une température au laboratoire

Préparer

Choisir un thermomètre dont l'étendue de mesure convient, et vérifier qu'il est propre.

Plonger

Placer le réservoir au cœur du liquide, à mi-hauteur, sans toucher le fond ni les parois.

Attendre

Laisser la colonne se stabiliser : tant qu'elle bouge, la mesure n'est pas terminée.

Lire

Se placer face à la graduation, l'œil à la hauteur du haut de la colonne, et noter la valeur avec son unité.

0 °CTempérature de la glace en train de fondre, sous la pression habituelle.

37 °CTempérature du corps humain en bonne santé.

100 °CTempérature de l'eau pure en train de bouillir, au niveau de la mer.

Le geste compteUne mesure mal faite donne un nombre faux qui a pourtant l'air correct : c'est le geste qui garantit le résultat.

Quiz — Propriétés de la matière

Le quiz interactif se charge dans l'application Sciences 6ème.

Peser correctement

À retenir

La masse se mesure avec une balance et s'exprime en grammes (g) ou en kilogrammes. La touche TARE remet l'affichage à zéro alors que le récipient est déjà posé : la balance ne compte alors que ce qu'on ajoute ensuite.

La méthode

Poser le récipient vide sur le plateau.

Appuyer sur TARE : l'affichage revient à zéro.

Ajouter le produit petit à petit.

Attendre que la valeur se stabilise, puis la lire avec son unité.

Attention

Sans tare, la balance affiche la masse du récipient plus celle du produit. Le nombre lu n'est alors pas la masse demandée. Et un nombre sans unité ne veut rien dire : « 25 » n'est pas une masse, « 25 g » en est une.

Définitions

Masse : quantité de matière d'un objet, mesurée en grammes.

Balance : instrument qui mesure une masse.

Tare : remise à zéro de l'affichage, récipient posé.

Unité : ce qui donne son sens au nombre lu (g, kg).

Préparer un volume précis

À retenir

Le volume d'un liquide se mesure avec une éprouvette graduée et s'exprime en millilitres (mL) ou en litres. La surface du liquide se creuse contre le verre : c'est le ménisque. On lit toujours au niveau de son bas, l'œil en face.

La méthode

Choisir une éprouvette dont la capacité est juste au-dessus du volume demandé.

Verser doucement en inclinant le flacon.

Ralentir en approchant de la graduation visée.

Placer l'œil à hauteur du liquide et lire le bas du ménisque.

Attention

Une éprouvette trop grande rend la lecture imprécise : les graduations y sont trop écartées. Et lire le haut du ménisque donne un volume trop grand de plusieurs millilitres.

Définitions

Volume : place occupée par un corps, mesurée en millilitres.

Éprouvette graduée : tube gradué servant à mesurer un volume de liquide.

Ménisque : courbure de la surface du liquide contre le verre.

1 L = 1 000 mL ; 1 mL = 1 cm³.

Le volume d'un caillou

À retenir

Pour mesurer le volume d'un solide de forme irrégulière, on utilise le déplacement d'eau : on relève le volume d'eau seule (V₁), on immerge entièrement le solide, on relève le nouveau volume (V₂), et V_solide = V₂ − V₁.

La méthode

Verser assez d'eau pour que le solide puisse être entièrement recouvert.

Relever V₁ au bas du ménisque.

Descendre le solide doucement avec une pince, sans éclaboussure.

Relever V₂, puis soustraire : V = V₂ − V₁.

Attention

Le solide doit être entièrement immergé : s'il dépasse, la montée d'eau ne correspond pas à tout son volume. Et un solide lâché de haut fait déborder l'éprouvette : la mesure est alors perdue.

Définitions

Déplacement d'eau : montée du niveau provoquée par un solide immergé.

Immergé : entièrement sous la surface du liquide.

V = V₂ − V₁ : le volume du solide est la différence des deux relevés.

Quand le volume double

À retenir

Pour un même liquide, quand le volume est multiplié par un nombre, la masse l'est aussi : masse et volume sont proportionnels. Pour l'eau, 1 mL pèse 1 g, donc 1 L d'eau pèse 1 kg.

La méthode

Faire la tare avec l'éprouvette vide sur le plateau.

Verser un premier volume, relever la masse.

Recommencer avec un volume double, puis triple.

Comparer : si le volume est multiplié par 2, la masse l'est aussi.

Attention

La proportionnalité ne vaut que pour un même matériau. 50 mL d'huile ne pèsent pas la même chose que 50 mL d'eau : la comparaison n'a de sens qu'à liquide égal.

Définitions

Proportionnel : quand l'un est multiplié par un nombre, l'autre aussi.

1 mL d'eau pèse 1 g : le repère à retenir.

Graphique : les points d'une proportionnalité sont alignés avec l'origine.

Repères de cours

La masse se mesure à la balance, en grammes ; le volume se mesure à l'éprouvette graduée, en millilitres. Un solide de forme irrégulière se mesure par déplacement d'eau. Pour un même liquide, masse et volume sont proportionnels : 1 mL d'eau pèse 1 g.

Masse en gVolume en mLTareV₂ − V₁1 mL → 1 g

Définitions clés

Masse

Grandeur qui mesure la quantité de matière d'un objet. Elle ne change pas quand l'objet change de forme ou de lieu.

Unité : le gramme (g). 1 kg = 1 000 g.

Balance

Instrument de mesure de la masse. Au laboratoire, on utilise une balance électronique munie d'une touche TARE.

On lit la valeur une fois l'affichage stabilisé.

Tare

Remise à zéro de l'affichage alors que le récipient est déjà posé sur le plateau.

Sans tare, la mesure inclut la masse du récipient.

Volume

Grandeur qui mesure la place occupée par un corps.

Unités : le millilitre (mL) et le litre (L). 1 L = 1 000 mL ; 1 mL = 1 cm³.

Éprouvette graduée

Tube gradué servant à mesurer un volume de liquide avec précision.

On choisit une capacité juste supérieure au volume à mesurer.

Ménisque

Courbure que prend la surface d'un liquide au contact du verre. On lit toujours son bas, l'œil en face.

Lire le haut du ménisque fausse la mesure.

Déplacement d'eau

Méthode qui donne le volume d'un solide irrégulier : V = V₂ − V₁.

Le solide doit être entièrement immergé.

Proportionnalité masse-volume

Pour un même matériau, si le volume est multiplié par un nombre, la masse l'est aussi.

Pour l'eau : 1 mL pèse 1 g, donc 100 mL pèsent 100 g.

Les schémas à connaître

Faire la tare

La balance pèse tout ce qu'on pose dessus. La tare remet l'affichage à zéro pour ne compter que ce qui est ajouté ensuite.

Lire le bas du ménisque

La surface se creuse contre le verre. On lit le bas de cette courbure, l'œil exactement à sa hauteur.

Le volume par déplacement d'eau

Le solide chasse un volume d'eau exactement égal au sien : la différence des deux relevés donne son volume.

Méthode : mesurer une masse et un volume

Choisir l'instrument

La balance pour une masse, l'éprouvette graduée pour un volume de liquide.

Préparer

Faire la tare avec le récipient vide ; choisir une éprouvette dont la capacité dépasse à peine le volume voulu.

Mesurer

Ajouter ou verser doucement, ralentir près de la valeur visée, attendre la stabilisation.

Lire et écrire

Lire le bas du ménisque ou l'affichage stabilisé, puis écrire le résultat avec son unité.

1 mL d'eau → 1 gLe repère à connaître : 100 mL d'eau pèsent 100 g, 1 L pèse 1 kg.

1 L = 1 000 mLEt 1 mL = 1 cm³ : c'est le volume d'un petit cube d'un centimètre de côté.

Un nombre n'est pas une mesureUne mesure, c'est un nombre ET une unité.

La précision de l'instrumentUne éprouvette de 100 mL graduée de 1 en 1 permet de lire au millilitre près.

Quiz — Masse et volume

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Fabrique ton mélange

À retenir

Un mélange est homogène quand on ne distingue plus ses constituants à l'œil nu : le sel dissous et le sirop donnent un liquide d'un seul aspect. Il est hétérogène quand on les distingue encore : le sable forme un dépôt au fond, l'huile forme une couche au-dessus de l'eau.

La méthode

Verser le produit dans l'eau, sans en mettre à côté.

Remuer avec la baguette de verre, jamais avec le thermomètre.

Laisser reposer : c'est le repos qui fait apparaître le dépôt ou la couche.

Conclure en regardant, pas en devinant : distingue-t-on encore les constituants ?

Attention

Un liquide coloré n'est pas pour autant hétérogène : le sirop dans l'eau donne un liquide vert, mais d'un seul aspect, donc homogène. Inversement, un mélange peut paraître uniforme juste après l'agitation et se séparer une minute plus tard : c'est après le repos que l'on conclut.

Définitions

Mélange : ce que l'on obtient en réunissant plusieurs substances.

Soluble : se dit d'un solide qui disparaît dans un liquide en s'y dissolvant.

Miscible : se dit de deux liquides qui se mélangent en un seul liquide.

Constituant : chacune des substances présentes dans le mélange.

La station de séparation

À retenir

On sépare les constituants d'un mélange hétérogène par décantation (on laisse le solide tomber au fond, puis on verse doucement le liquide clair) ou par filtration (le filtre retient le solide et laisse passer le liquide). Pour récupérer un solide dissous, il faut faire évaporer le liquide.

La méthode

Décanter : laisser reposer sans bouger, puis verser lentement le liquide du dessus.

Plier le filtre en deux, puis en quatre, et l'ouvrir en cône dans l'entonnoir.

Filtrer : verser petit à petit, sans jamais dépasser le bord du filtre.

Évaporer : chauffer doucement la solution jusqu'à ce qu'il ne reste que le solide.

Attention

Le filtre retient ce qui est en morceaux, pas ce qui est dissous : filtrer de l'eau salée donne encore de l'eau salée. Et si l'on verse trop vite, le mélange passe par-dessus le filtre : le liquide recueilli n'est plus limpide.

Définitions

Décantation : séparation obtenue en laissant reposer le mélange.

Filtration : séparation obtenue en faisant passer le mélange à travers un filtre.

Filtrat : liquide recueilli sous l'entonnoir, après le filtre.

Évaporation : départ du liquide sous forme de vapeur ; le solide dissous reste.

Jusqu’à saturation

À retenir

Une même quantité d'eau ne peut pas dissoudre une quantité illimitée de solide. Au-delà d'une certaine masse, le sel ajouté ne disparaît plus : il reste au fond. La solution est alors saturée. Avec deux fois plus d'eau, on dissout deux fois plus de sel.

La méthode

Peser la masse de sel sur la balance, coupelle tarée.

Verser, puis remuer jusqu'à ce que plus rien ne change.

Observer : reste-t-il du solide au fond une fois l'agitation terminée ?

Recommencer, et noter la masse à partir de laquelle le dépôt ne part plus.

Attention

Le solide qui reste au fond ne prouve pas qu'on a mal remué : il prouve que l'eau ne peut plus en dissoudre davantage. Remuer plus longtemps ne changera rien — il faut ajouter de l'eau.

Définitions

Soluté : la substance que l'on dissout, ici le sel.

Solvant : le liquide qui dissout, ici l'eau.

Solution : le mélange homogène obtenu.

Solution saturée : solution qui ne peut plus dissoudre de soluté.

Dissolution ou transformation ?

À retenir

Quand le sel disparaît dans l'eau, il ne se passe rien de nouveau : il est toujours là, on peut le récupérer en évaporant l'eau. C'est une dissolution. Quand le bicarbonate rencontre le vinaigre, il se forme un gaz qui n'existait pas avant : c'est une transformation chimique, et on ne peut pas revenir en arrière.

La méthode

Lire les pictogrammes de sécurité sur le flacon avant de l'ouvrir.

Mettre les lunettes de protection, puis verser.

Observer les indices : le soluté disparaît, ou bien il se forme un gaz, une mousse, un dépôt. Un ballon coiffé sur la fiole recueille le gaz : s'il se gonfle, un gaz s'est formé.

Conclure : peut-on récupérer ce qu'on a versé ?

Attention

Une disparition ne signifie pas une transformation. Le sucre qui disparaît dans le thé s'y trouve toujours — on le goûte. En revanche, les bulles qui montent d'un mélange sont l'indice d'une substance nouvelle : le gaz n'était ni dans le vinaigre ni dans le bicarbonate.

Définitions

Dissolution : disparition d'un soluté dans un solvant, sans substance nouvelle.

Transformation chimique : disparition de substances et apparition d'autres.

Pictogramme de sécurité : symbole qui signale un danger sur un flacon.

Effervescence : dégagement de bulles de gaz dans un liquide.

Repères de cours

Réunir deux substances donne un mélange. On le dit homogène lorsque l'œil ne distingue plus ses constituants, hétérogène lorsqu'il les distingue encore. Séparer ces constituants demande la bonne technique : décantation, filtration ou évaporation. Enfin, dissoudre un solide n'est pas le faire disparaître — et ce n'est pas non plus le transformer.

HomogèneHétérogèneSolubleMiscibleSaturationSéparation

Définitions clés

Mélange homogène

Mélange dont on ne distingue pas les constituants à l'œil nu : il présente un seul aspect.

Ex : l'eau salée, l'eau sucrée, le sirop dilué, l'air.

Mélange hétérogène

Mélange dont on distingue encore au moins deux constituants à l'œil nu.

Ex : l'eau et le sable, l'eau et l'huile, le jus d'orange avec pulpe.

Soluble / insoluble

Un solide est soluble dans un liquide s'il y disparaît en se dissolvant ; sinon il est insoluble.

Le sel est soluble dans l'eau, le sable ne l'est pas.

Miscible / non miscible

Deux liquides sont miscibles s'ils donnent un seul liquide ; non miscibles s'ils forment deux couches.

Le sirop est miscible à l'eau, l'huile ne l'est pas.

Solution saturée

Solution qui ne peut plus dissoudre de soluté : tout ce qu'on ajoute reste au fond.

Environ 36 g de sel pour 100 mL d'eau à 20 °C.

Décantation

Séparation obtenue en laissant reposer : le solide, plus lourd, tombe au fond ; on verse ensuite le liquide clair.

Elle ne demande aucun matériel particulier.

Filtration

Séparation obtenue en versant le mélange dans un filtre : le solide reste sur le papier, le liquide passe.

Le liquide recueilli s'appelle le filtrat.

Évaporation

Départ du liquide sous forme de vapeur. C'est la seule technique qui récupère un solide dissous.

Elle laisse le sel au fond de la capsule.

Transformation chimique

Des substances disparaissent et d'autres apparaissent. On ne peut pas revenir en arrière.

Vinaigre et bicarbonate produisent un gaz qui n'existait pas.

Les schémas à connaître

Homogène ou hétérogène ?

Un seul aspect : le mélange est homogène. Un dépôt, une couche, des grains visibles : il est hétérogène.

Les trois techniques de séparation

Décantation et filtration séparent ce qui n'est pas dissous. Seule l'évaporation récupère un solide dissous.

Le vocabulaire de la dissolution

Dissoudre, ce n'est pas faire disparaître : le soluté est toujours présent dans la solution.

Méthode : réussir une filtration

Plier

Plier le filtre en deux, puis en quatre, et l'ouvrir en cône : trois épaisseurs d'un côté, une de l'autre.

Placer

Poser le cône dans l'entonnoir, l'humecter d'un peu d'eau pour qu'il colle bien à la paroi.

Installer

Placer le bécher sous l'entonnoir, la pointe de l'entonnoir contre la paroi du bécher.

Verser

Verser lentement, le long de la baguette, sans jamais dépasser le bord du filtre.

Le filtratLiquide recueilli sous l'entonnoir : il est limpide si la filtration a été bien faite.

Le résiduCe qui reste sur le filtre : le solide qui n'était pas dissous.

36 g / 100 mLMasse de sel qu'un volume de 100 mL d'eau peut dissoudre à 20 °C.

Filtrer ne dessale pasCe qui est dissous traverse le filtre : l'eau salée filtrée reste salée.

Quiz — Mélanges

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Change de point de vue

À retenir

Dire qu'un objet est en mouvement n'a de sens que si l'on précise par rapport à quoi on l'observe : c'est le référentiel. Un passager assis dans un train est immobile par rapport au train, et en mouvement par rapport au quai. Rien n'a changé pour lui : seul le point de vue a changé.

La méthode

Choisir l'observateur : c'est lui qui décide de ce qui est immobile.

Se demander, pour chaque objet, si sa distance à l'observateur change.

Si cette distance ne change pas, l'objet est immobile dans ce référentiel.

Toujours dire par rapport à quoi, sinon la phrase ne veut rien dire.

Attention

Le référentiel choisi est immobile par définition : si l'on se place dans le train, c'est le quai qui défile. Un objet peut donc être à la fois en mouvement et immobile — pour deux observateurs différents, et sans la moindre contradiction.

Définitions

Référentiel : l'objet par rapport auquel on décrit le mouvement.

Immobile : dont la position ne change pas dans le référentiel choisi.

En mouvement : dont la position change au cours du temps.

Dessine une trajectoire

À retenir

La trajectoire est l'ensemble des positions occupées par un objet au cours de son mouvement — le chemin qu'il suit. Elle est rectiligne si c'est une ligne droite, circulaire si c'est un cercle, quelconque (ou curviligne) dans les autres cas.

La méthode

Repérer ce qui contraint le mouvement : un rail, une ficelle, rien du tout.

Suivre l'objet du regard et imaginer la trace qu'il laisse.

Nommer la forme de cette trace, pas la vitesse de l'objet.

La trajectoire dépend elle aussi du référentiel choisi.

Attention

La trajectoire décrit la forme du chemin, pas la façon dont l'objet le parcourt. Un objet peut suivre une trajectoire rectiligne en accélérant, en ralentissant ou à vitesse constante : ce sont deux questions différentes.

Définitions

Trajectoire rectiligne : le chemin suivi est une portion de droite.

Trajectoire circulaire : le chemin suivi est un cercle ou un arc de cercle.

Trajectoire quelconque : le chemin suivi est une courbe irrégulière.

Studio chronophotographique

À retenir

Une chronophotographie est une suite d'images prises à intervalles de temps égaux. L'espacement des positions raconte alors la vitesse : espacements égaux, le mouvement est uniforme ; espacements qui augmentent, il est accéléré ; espacements qui diminuent, il est ralenti.

La méthode

Vérifier d'abord que les prises de vue sont bien à intervalles égaux.

Comparer les écarts entre deux positions voisines, de gauche à droite.

Écarts constants : vitesse constante. Écarts croissants : vitesse qui augmente.

Conclure sur la vitesse, puis séparément sur la forme de la trajectoire.

Attention

L'espacement ne dit quelque chose que si la durée entre deux images est toujours la même. Si l'appareil déclenche irrégulièrement, des points serrés ne signifient plus rien.

Définitions

Mouvement uniforme : la vitesse ne change pas.

Mouvement accéléré : la vitesse augmente.

Mouvement ralenti : la vitesse diminue.

Le défi vitesse

À retenir

La vitesse est le quotient de la distance parcourue par la durée du parcours : v = d ÷ t. Si la distance est en mètres et la durée en secondes, la vitesse s'exprime en mètres par seconde (m/s). Pour un mouvement uniforme, doubler la distance double la durée, mais ne change pas la vitesse.

La méthode

Mesurer la distance d entre le départ et l'arrivée.

Mesurer la durée t du parcours au chronomètre.

Diviser : v = d ÷ t, puis écrire l'unité.

Vérifier la cohérence : des mètres divisés par des secondes donnent des m/s.

Attention

Un nombre sans unité ne veut rien dire. Et l'unité dépend des mesures : des mètres et des secondes donnent des m/s ; des kilomètres et des heures donnent des km/h. Pour passer des m/s aux km/h, on multiplie par 3,6.

Définitions

Distance : longueur du trajet parcouru, en mètres (m).

Durée : temps mis pour le parcourir, en secondes (s).

Vitesse : quotient de la distance par la durée, en m/s.

Rotation et révolution

À retenir

La Terre fait deux mouvements en même temps. Elle tourne sur elle-même autour de l'axe des pôles : c'est la rotation, un tour en 24 heures, qui produit le jour et la nuit. Et elle tourne autour du Soleil : c'est la révolution, un tour en 365,25 jours, qui fait l'année.

La méthode

Repérer d'abord l'axe autour duquel l'objet tourne.

Axe qui passe par l'objet lui-même : c'est une rotation.

Axe extérieur, autour d'un autre astre : c'est une révolution.

Associer ensuite chaque mouvement à sa durée : 24 h, ou 365,25 jours.

Attention

Le Soleil ne tourne pas autour de la Terre : c'est la rotation de la Terre qui donne l'impression qu'il se lève et se couche. La moitié de la Terre éclairée par le Soleil est toujours la même — c'est nous qui passons de la partie éclairée à la partie sombre.

Définitions

Rotation : mouvement d'un astre sur lui-même, autour de son axe.

Révolution : mouvement d'un astre autour d'un autre astre.

Jour : durée d'une rotation de la Terre, environ 24 heures.

Année : durée d'une révolution de la Terre, 365,25 jours.

Repères de cours

Décrire un mouvement demande d'abord de dire par rapport à quoi on l'observe. On s'intéresse ensuite à la forme du chemin suivi — la trajectoire —, puis à la façon dont l'objet le parcourt : à vitesse constante, en accélérant ou en ralentissant. La vitesse se calcule, et la Terre elle-même fournit deux exemples de mouvement, l'un en 24 heures, l'autre en une année.

RéférentielTrajectoireChronophotographiev = d ÷ tRotationRévolution

Définitions clés

Référentiel

Objet par rapport auquel on décrit le mouvement. Il est immobile par définition.

Ex : le quai, le train, le sol, la voiture.

Mouvement et immobilité

Un objet est en mouvement dans un référentiel si sa position y change au cours du temps.

Le passager est immobile dans le train, en mouvement par rapport au quai.

Trajectoire

Ensemble des positions occupées par l'objet au cours du mouvement.

Elle est rectiligne, circulaire ou quelconque.

Chronophotographie

Suite d'images d'un même mouvement, prises à intervalles de temps égaux.

L'écart entre deux positions renseigne sur la vitesse.

Mouvement uniforme

Mouvement dont la vitesse ne change pas : les positions sont également espacées.

Ex : un escalator, un tapis roulant.

Accéléré et ralenti

La vitesse augmente ou diminue : les écarts entre positions augmentent ou diminuent.

Ex : le démarrage puis le freinage d'un train.

Vitesse

Quotient de la distance parcourue par la durée du parcours : v = d ÷ t.

En m/s si d est en mètres et t en secondes ; × 3,6 pour les km/h.

Rotation de la Terre

La Terre tourne sur elle-même autour de l'axe des pôles, d'ouest en est.

Un tour en 24 heures : c'est le jour et la nuit.

Révolution de la Terre

La Terre tourne autour du Soleil.

Un tour en 365,25 jours : c'est l'année.

Les schémas à connaître

Les trois formes de trajectoire

Ce qui contraint le mouvement décide de la forme de la trajectoire : un rail, une ficelle, ou rien.

Lire une chronophotographie

Les durées étant égales, l'écart entre deux positions voisines dit tout de la vitesse.

Calculer une vitesse

On divise la distance par la durée, et l'unité suit les mesures : des mètres par des secondes donnent des m/s.

Méthode : mesurer une vitesse

Délimiter

Marquer la ligne de départ et la ligne d'arrivée, et mesurer la distance qui les sépare.

Chronométrer

Déclencher le chronomètre au passage du départ, l'arrêter au passage de l'arrivée.

Calculer

Diviser la distance par la durée : v = d ÷ t. Poser l'opération avec les valeurs mesurées.

Écrire l'unité

Des mètres divisés par des secondes donnent des mètres par seconde. Un nombre seul ne veut rien dire.

× 3,6Pour passer des mètres par seconde aux kilomètres par heure.

24 hDurée d'une rotation de la Terre sur elle-même : un jour.

365,25 joursDurée d'une révolution de la Terre autour du Soleil : une année.

Toujours préciserUn mouvement se décrit par rapport à un référentiel, jamais dans l'absolu.

Quiz — Mouvement et vitesse

Le quiz interactif se charge dans l'application Sciences 6ème.

Fais fonctionner la machine

À retenir

Une machine ne fabrique pas d'énergie : elle en reçoit une, et la rend sous une autre forme. C'est ce qu'on appelle une conversion d'énergie. La lampe reçoit de l'énergie électrique et rend de la lumière ; la dynamo reçoit du mouvement et rend de l'électricité ; le panneau solaire reçoit de la lumière et rend de l'électricité.

La méthode

Faire fonctionner l'appareil, sans quoi il n'y a rien à observer.

Chercher ce qui entre : d'où vient l'énergie ?

Chercher ce qui sort : que fait la machine ?

Attention

Un appareil branché n'est pas forcément en marche. Tant que la boucle du circuit reste ouverte, le courant ne passe pas et rien ne se convertit. De même, la dynamo ne produit de l'électricité que pendant qu'on la tourne : elle ne garde rien en réserve.

Définitions

Convertisseur : appareil qui transforme une forme d'énergie en une autre.

Dynamo : convertisseur qui transforme du mouvement en électricité.

Panneau solaire : convertisseur qui transforme la lumière en électricité.

Construis la chaîne énergétique

À retenir

Une chaîne énergétique se lit de gauche à droite. Le réservoir se dessine dans un rectangle, le convertisseur dans un ovale, et chaque flèche porte le nom complet de l'énergie transférée. Une flèche part toujours sur le côté : l'énergie thermique perdue.

La méthode

Poser d'abord le réservoir : qu'est-ce qui contient l'énergie au départ ?

Poser ensuite le convertisseur : quel appareil la transforme ?

Nommer enfin chaque flèche : jamais « énergie » tout court.

Attention

Aucune machine ne rend tout ce qu'elle a reçu sous la forme voulue. Une lampe à filament chauffe bien plus qu'elle n'éclaire. C'est pourquoi le schéma comporte toujours une flèche d'énergie thermique : cette part-là est perdue pour l'usage recherché, mais elle n'a pas disparu.

Définitions

Réservoir : ce qui contient l'énergie avant le transfert.

Convertisseur : ce qui change la forme de l'énergie.

Transfert : passage de l'énergie d'un élément à un autre, dessiné par une flèche.

Les formes d'énergie

À retenir

On range l'énergie en quelques formes. Un objet en hauteur possède de l'énergie de position ; un objet lancé, de l'énergie cinétique (l'énergie de mouvement) ; un corps chaud, de l'énergie thermique ; une lampe allumée émet de l'énergie lumineuse. La pile garde une réserve chimique, le Soleil une réserve nucléaire.

La méthode

Faire l'action d'abord : soulever, lancer, chauffer, allumer.

Regarder ce qui a changé dans la scène, pas le nom de l'objet.

Choisir alors l'étiquette qui décrit ce changement.

Attention

L'énergie de position ne dépend pas de la vitesse : une masse immobile en haut d'une potence en possède déjà. À l'inverse, l'énergie cinétique n'existe que tant que l'objet bouge. Un même objet peut passer de l'une à l'autre : la masse qu'on lâche perd de la hauteur et gagne de la vitesse.

Définitions

Énergie de position : celle que possède un objet placé en hauteur (on dit aussi énergie de pesanteur).

Énergie cinétique : celle que possède un objet en mouvement.

Énergie thermique : celle que possède un corps chaud.

Choisis la ressource

À retenir

Une ressource est renouvelable quand la nature la reconstitue au moins aussi vite qu'on la consomme : le Soleil, le vent, l'eau des rivières, le bois d'une forêt replantée. Elle est non renouvelable quand sa réserve a mis des millions d'années à se former : le charbon, le pétrole, le gaz naturel et l'uranium.

La méthode

Se demander en combien de temps la nature refabrique la ressource.

Moins d'une vie humaine : renouvelable.

Des millions d'années : non renouvelable.

Attention

Renouvelable ne veut pas dire sans conséquence. Le bois est renouvelable, mais seulement si la forêt est replantée, et sa combustion rejette du dioxyde de carbone. Inversement, l'uranium ne rejette pas de gaz à effet de serre pendant son utilisation, et reste pourtant une ressource non renouvelable qui produit des déchets radioactifs.

Définitions

Ressource renouvelable : reconstituée à l'échelle d'une vie humaine.

Énergie fossile : charbon, pétrole, gaz — restes d'êtres vivants enfouis.

Gaz à effet de serre : gaz rejeté par les combustions, qui réchauffe l'atmosphère.

Repères de cours

L'énergie ne se fabrique pas et ne disparaît pas : elle change de forme et passe d'un objet à un autre. Les appareils que nous utilisons sont des convertisseurs, et l'on représente leur fonctionnement par une chaîne énergétique. Reste à savoir d'où vient cette énergie, et si la ressource qui la fournit se reconstitue ou non.

Formes d'énergieConvertisseurChaîne énergétiqueRessources

Les formes d'énergie du programme

Énergie lumineuse

Celle que transporte la lumière émise par une source.

Ex : le Soleil, une lampe allumée, un écran.

Énergie électrique

Celle qui circule dans les fils d'un circuit fermé.

Ex : la prise, une pile qui alimente un moteur.

Énergie chimique

Réserve contenue dans une matière, libérée par une réaction.

Ex : une pile, un aliment, du bois, de l'essence.

Énergie cinétique

Celle que possède un objet parce qu'il est en mouvement.

Ex : un ballon lancé, le vent, une rivière.

Énergie thermique

Celle que possède un corps parce qu'il est chaud.

Ex : l'eau d'une casserole, un radiateur.

Énergie de position

Celle que possède un objet parce qu'il est placé en hauteur.

Ex : l'eau d'un barrage, une masse suspendue.

Énergie nucléaire

Réserve contenue dans le noyau de certains atomes.

Ex : l'uranium d'une centrale, le Soleil.

Lire et écrire une chaîne énergétique

Les conventions du schéma

Chaque flèche porte le nom complet de l'énergie transférée. La flèche oblique dit la part qui part en chaleur.

Trois convertisseurs du quotidien

Le panneau solaire et la dynamo font le trajet inverse d'un moteur : ils fabriquent de l'électricité.

Renouvelable ou non renouvelable

Le critère n'est pas la quantité disponible, mais le temps que met la nature à la reconstituer.

La méthode et les repères

Faire fonctionner

Mettre l'appareil en marche : sans fonctionnement, rien ne se convertit.

Repérer l'entrée

Nommer la forme d'énergie que l'appareil reçoit, et d'où elle vient.

Repérer la sortie

Nommer ce que l'appareil produit, et ne pas oublier la chaleur.

Écrire la chaîne

Rectangle, ovale, flèches nommées : le schéma doit se lire sans texte.

JLe joule, unité d'énergie. On utilise aussi le kilojoule : 1 kJ = 1 000 J.

kWhLe kilowattheure, l'unité qui figure sur la facture d'électricité.

0L'énergie ne se crée pas et ne se perd pas : elle change seulement de forme.

Quiz — Conversions d'énergie

Le quiz interactif se charge dans l'application Sciences 6ème.

Théâtre d'ombres

À retenir

La lumière se propage en ligne droite. Un objet opaque l'arrête : la moitié tournée vers la lampe est éclairée, l'autre reste dans le noir — c'est l'ombre propre. Derrière l'objet, la lumière n'arrive plus : sur l'écran apparaît une tache sombre, l'ombre portée.

La méthode

Repérer la source, puis l'objet, puis l'écran : toujours dans cet ordre.

L'ombre propre est sur l'objet.

L'ombre portée est derrière l'objet, sur l'écran.

Attention

Rapprocher l'objet de la lampe ne le rend pas plus petit : c'est son ombre portée qui grandit, parce que le cône d'ombre a plus de place pour s'ouvrir avant d'atteindre l'écran. L'ombre propre, elle, ne change pas de taille : elle fait toujours la moitié de l'objet.

Définitions

Objet opaque : objet qui ne laisse pas passer la lumière.

Ombre propre : partie non éclairée de l'objet lui-même.

Ombre portée : zone sombre dessinée derrière l'objet, sur un écran ou sur le sol.

Jour et nuit

À retenir

Le Soleil éclaire toujours une moitié de la Terre : c'est le jour. L'autre moitié est dans son ombre propre : c'est la nuit. La Terre tourne sur elle-même en 24 heures, et chaque lieu passe donc tour à tour de la zone éclairée à la zone sombre.

La méthode

Chercher d'abord la limite entre la moitié éclairée et la moitié sombre.

Suivre le personnage : de quel côté de cette limite se trouve-t-il ?

Un tour complet du globe = 24 heures = un jour et une nuit.

Attention

Ce n'est pas le Soleil qui tourne autour de la Terre. Le Soleil ne bouge pas dans cette expérience : c'est la Terre qui tourne. Le Soleil a l'air de se lever et de se coucher parce que nous tournons avec le sol sous nos pieds.

Définitions

Rotation : mouvement de la Terre sur elle-même, autour de son axe, en 24 h.

Révolution : mouvement de la Terre autour du Soleil, en un an.

Axe des pôles : la droite qui traverse la Terre du pôle Nord au pôle Sud.

Les phases de la Lune

À retenir

La Lune n'émet pas de lumière : elle renvoie celle du Soleil. Le Soleil en éclaire toujours exactement une moitié. Selon la position de la Lune autour de la Terre, nous ne voyons qu'une partie de cette moitié éclairée : c'est ce qui donne les phases.

La méthode

Regarder d'abord la vue de l'espace : quelle moitié de la Lune est éclairée ?

Regarder ensuite la lunette : quelle part de cette moitié voit-on depuis la Terre ?

Un tour complet de la Lune autour de la Terre dure environ 29 jours.

Attention

La partie sombre de la Lune n'est pas l'ombre de la Terre. La Terre ne fait de l'ombre à la Lune que dans le cas très rare d'une éclipse de Lune. Le reste du temps, la partie sombre est simplement la moitié non éclairée de la Lune, celle qui est tournée du côté opposé au Soleil.

Définitions

Nouvelle Lune : la Lune est entre le Soleil et la Terre, on ne la voit pas.

Quartier : on voit la moitié du disque lunaire éclairé.

Pleine Lune : la Terre est entre le Soleil et la Lune, le disque est entier.

Fabrique une éclipse

À retenir

Une éclipse de Soleil se produit quand la Lune passe exactement entre le Soleil et la Terre : son ombre portée atteint le sol, et là où elle tombe, on ne voit plus le Soleil. Une éclipse de Lune se produit quand la Terre passe entre le Soleil et la Lune : c'est la Lune qui entre dans l'ombre.

La méthode

Chercher le moment où les trois astres sont sur une même ligne droite : à une nouvelle Lune ou à une pleine Lune, mais pas tous les mois.

Vérifier l'ordre : Soleil, Lune, Terre pour une éclipse de Soleil ; Soleil, Terre, Lune pour une éclipse de Lune.

Chercher où tombe l'ombre portée : c'est là, et seulement là, qu'on voit l'éclipse.

Attention

Il n'y a pas d'éclipse à chaque nouvelle Lune, car l'orbite de la Lune est légèrement inclinée : la plupart du temps, l'ombre passe au-dessus ou au-dessous de la Terre. L'alignement doit être presque parfait, ce qui explique la rareté du phénomène. Et l'on n'observe jamais le Soleil à l'œil nu.

Définitions

Alignement : les trois astres sur une même ligne droite.

Cône d'ombre : le volume sombre situé derrière un objet opaque éclairé.

Éclipse totale : depuis la zone d'ombre, la source est entièrement cachée.

Les saisons

À retenir

L'axe des pôles est incliné, et il garde toujours la même direction pendant que la Terre fait le tour du Soleil en un an. Selon la position sur l'orbite, l'hémisphère Nord est penché vers le Soleil — les journées y sont longues, c'est l'été — ou à l'opposé — les journées sont courtes, c'est l'hiver. Avec un axe droit, le jour durerait douze heures toute l'année : il n'y aurait pas de saisons.

La méthode

Repérer de quel côté penche l'axe : il ne change jamais de direction.

Suivre la durée du jour en France au cours d'un tour de la Terre autour du Soleil.

Longue journée = été ; journée courte = hiver ; jour = nuit = équinoxe.

Attention

Les saisons ne viennent pas de la distance au Soleil. La Terre est même un peu plus près du Soleil en décembre (147 millions de km) qu'en juin (152 millions de km), et c'est pourtant l'hiver chez nous. D'ailleurs, quand c'est l'été dans l'hémisphère Nord, c'est l'hiver dans l'hémisphère Sud : une seule distance ne pourrait pas expliquer les deux.

Définitions

Solstice : la journée la plus longue (21 juin) ou la plus courte (21 décembre) de l'année.

Équinoxe : le jour dure autant que la nuit, vers le 20 mars et le 22 septembre.

Hémisphère : moitié de la Terre située au nord ou au sud de l'équateur.

Repères de cours

La lumière se propage en ligne droite. Cette seule propriété explique l'ombre d'un objet posé devant une lampe, l'alternance du jour et de la nuit, les phases de la Lune et les éclipses. Les saisons, elles, s'expliquent par l'inclinaison de l'axe de la Terre — et non par sa distance au Soleil.

Propagation rectiligneOmbresJour et nuitPhasesÉclipsesSaisons

Le vocabulaire du chapitre

Source de lumière

Objet qui produit sa propre lumière.

Ex : le Soleil, une lampe, une bougie.

Objet opaque

Objet qui arrête complètement la lumière.

Ex : un ballon, un mur, la Lune, la Terre.

Ombre propre

Partie de l'objet qui n'est pas éclairée, parce qu'elle est tournée du côté opposé à la source.

Ex : la nuit, sur Terre.

Ombre portée

Zone sombre laissée derrière l'objet, visible sur un écran ou sur le sol.

Ex : votre ombre sur le trottoir.

Rotation

La Terre tourne sur elle-même en 24 heures : c'est le jour et la nuit.

Axe des pôles, incliné de 23,5°.

Révolution

La Terre fait le tour du Soleil en un an : c'est ce qui définit l'année.

La Lune fait le tour de la Terre en 29 jours.

Les schémas à connaître

Ombre propre et ombre portée

L'ombre propre appartient à l'objet ; l'ombre portée est ce que l'objet dessine derrière lui.

Les phases de la Lune

La moitié éclairée est toujours tournée vers le Soleil. Ce qui change, c'est la part que nous en voyons.

Pourquoi les saisons

Penché vers le Soleil, l'hémisphère Nord reçoit plus longtemps la lumière : les journées s'allongent.

La méthode et les repères

Repérer la source

Où est la lumière ? C'est toujours d'elle que part le raisonnement.

Tracer droit

La lumière va en ligne droite : tirer les rayons depuis la source, à la règle.

Trouver l'obstacle

Repérer l'objet opaque qui arrête la lumière, et sa moitié non éclairée.

Conclure

Nommer ce qu'on observe : ombre propre, ombre portée, phase, éclipse.

24 hDurée d'un tour de la Terre sur elle-même : le jour et la nuit.

29 jDurée d'un tour de la Lune autour de la Terre : le cycle des phases.

365 jDurée d'un tour de la Terre autour du Soleil : l'année et les saisons.

23,5°Inclinaison de l'axe des pôles : la cause des saisons.

Quiz — Lumière

Le quiz interactif se charge dans l'application Sciences 6ème.

Construis ton circuit

À retenir

Le courant ne circule que si la boucle est fermée d’un bout à l’autre et si elle contient un générateur. Il suffit d’un seul trou dans la boucle — un fil retiré, un interrupteur ouvert — pour que tout s’arrête.

La méthode

Partir d’une borne de la pile : sans générateur, rien ne se passe.

Faire passer la boucle par le récepteur, puis par l’interrupteur.

Revenir à l’autre borne de la pile : la boucle est fermée.

Fermer l’interrupteur, et suivre la boucle du doigt pour vérifier qu’elle est complète.

Attention

Chaque dipôle a deux bornes : le courant entre par l’une et ressort par l’autre. Un fil qui relie directement les deux bornes de la pile, sans rien entre elles, est un court-circuit : la pile chauffe et s’use, et rien ne fonctionne.

Définitions

Générateur : dipôle qui fournit l’énergie électrique au circuit (la pile).

Récepteur : dipôle qui reçoit et transforme (lampe, moteur, sonnerie).

Circuit fermé : boucle sans coupure ; le courant y circule.

Circuit ouvert : boucle coupée quelque part ; rien ne fonctionne.

Du montage au schéma

À retenir

Un schéma normalisé remplace chaque dipôle par un symbole convenu, et les fils par des traits droits. Il se lit de la même façon partout dans le monde, et il montre la boucle bien mieux qu’une photo du montage.

La méthode

Partir de la pile et faire le tour de la boucle, dipôle après dipôle.

Prendre le symbole qui correspond à chacun.

Le poser à sa place sur le tracé, en gardant l’ordre de la boucle.

Vérifier que le trait se referme : le schéma doit boucler comme le montage.

Attention

Le schéma n’est pas un dessin : les fils y sont des traits droits et les angles sont droits. Chaque dipôle garde sa place dans la boucle : le schéma suit le même tour que le montage. Et un interrupteur ouvert ne se dessine pas comme un interrupteur fermé — le schéma dit l’état du montage.

Définitions

Symbole normalisé : dessin conventionnel d’un dipôle.

Dipôle : composant à deux bornes que l’on branche dans le circuit.

Schéma : représentation du circuit avec les symboles et des traits droits.

Conducteur ou isolant

À retenir

Un matériau conducteur laisse passer le courant : la boucle se referme et la lampe s’allume. Un matériau isolant ne le laisse pas passer : la boucle reste ouverte et la lampe reste éteinte. Les métaux sont conducteurs. Un câble électrique réunit les deux : une âme de cuivre qui conduit, une gaine de plastique qui isole.

La méthode

Poser l’échantillon en pont sur les deux bornes de test.

Regarder la lampe : elle répond à la place du matériau.

Ranger l’échantillon dans la boîte que le test a désignée.

Recommencer avec le suivant, sans deviner à l’avance.

Attention

On ne juge pas un matériau à son aspect : la mine de crayon est noire et fragile, et pourtant elle conduit. À l’inverse, un objet métallique peint ou verni peut ne rien laisser passer si les bornes de test ne touchent que la peinture.

Définitions

Conducteur : matériau qui laisse passer le courant électrique.

Isolant : matériau qui ne laisse pas passer le courant.

Test : on insère l’échantillon dans une coupure du circuit et on observe.

Construis l’alarme de fuite

À retenir

Une alarme de fuite est un circuit volontairement ouvert : deux électrodes posées au sol, séparées par un espace vide. Quand l’eau arrive, elle relie les deux électrodes, la boucle se ferme et le buzzer sonne. L’eau conduit le courant, mais faiblement : assez pour un buzzer, pas pour une lampe.

La méthode

Relier la pile au buzzer.

Relier le buzzer à la première électrode.

Relier la seconde électrode à la pile : la boucle est prête, mais ouverte au sol.

Provoquer la fuite : l’eau ferme le contact et l’alarme se déclenche.

Attention

Tant que le sol est sec, l’alarme doit rester silencieuse : c’est la preuve que le montage est bon. Une alarme qui sonne à sec est une alarme mal câblée, et plus personne ne l’écoutera.

Définitions

Capteur : ici, les deux électrodes qui détectent la présence d’eau.

Contact : coupure du circuit qui se referme quand quelque chose arrive.

Buzzer : récepteur très sensible, qui transforme un courant, même faible, en son.

Le bon geste avant d’agir

À retenir

Avant toute intervention sur un appareil ou une installation, on coupe le courant, on débranche, on se sèche les mains ou on écarte l’objet dangereux. Le geste de prévention vient toujours avant le geste de réparation.

La méthode

Regarder la situation avant de toucher quoi que ce soit.

Repérer ce qui rend le geste dangereux : eau, câble abîmé, métal, courant.

Faire d’abord le geste qui supprime le danger.

Puis seulement intervenir.

Attention

L’eau est conductrice, et le corps humain aussi : des mains mouillées, un sol humide ou une fiche éclaboussée transforment un geste ordinaire en geste dangereux. Une fiche mouillée ne se touche qu’une fois le courant coupé au tableau. On n’introduit jamais d’objet dans une prise.

Définitions

Disjoncteur : appareil du tableau qui coupe le courant de toute une pièce.

Débrancher : retirer la fiche de la prise, en tirant sur la fiche.

Cache-prise : bouchon qui empêche d’introduire un objet dans une prise.

Repères de cours

Le courant électrique ne circule que dans une boucle fermée qui contient un générateur. Cette boucle se dessine avec des symboles normalisés, elle ne fonctionne qu’avec des matériaux conducteurs, et elle sert à fabriquer des dispositifs utiles comme une alarme de fuite. Elle impose enfin des règles de sécurité simples, à connaître avant d’agir.

Circuit ferméGénérateurSchéma normaliséConducteur / isolantSécurité

Définitions clés

Circuit électrique

Ensemble de dipôles reliés entre eux par des fils et formant une boucle.

Ex : une pile, un interrupteur et une lampe reliés bout à bout.

Générateur

Dipôle qui fournit l’énergie électrique au circuit. Sans lui, rien ne fonctionne.

Ex : une pile plate de 4,5 V.

Récepteur

Dipôle qui reçoit le courant et le transforme en autre chose : lumière, mouvement, son.

Ex : une lampe, un moteur, une sonnerie.

Circuit fermé

Boucle complète, sans coupure : le courant circule et les récepteurs fonctionnent.

L’interrupteur fermé fait partie de la boucle.

Circuit ouvert

Boucle coupée quelque part : le courant ne circule nulle part, et plus rien ne fonctionne.

Un seul fil débranché suffit.

Schéma normalisé

Représentation du circuit où chaque dipôle est remplacé par son symbole et chaque fil par un trait droit.

Il se lit de la même façon dans tous les pays.

Conducteur

Matériau qui laisse passer le courant électrique. Tous les métaux sont conducteurs, ainsi que l’eau du robinet et la mine de crayon.

Ex : cuivre, fer, aluminium.

Isolant

Matériau qui ne laisse pas passer le courant. Il sert à protéger : gaine des fils, manche des outils, boîtiers.

Ex : plastique, verre, bois sec, caoutchouc.

Les schémas à connaître

Les symboles normalisés

Six symboles suffisent pour dessiner tous les circuits du programme de 6ᵉ. Le trait long du générateur est la borne +.

Circuit fermé, circuit ouvert

Le même circuit, avec l’interrupteur fermé puis ouvert. Une seule coupure suffit à tout arrêter.

L’alarme de fuite

Le circuit est laissé ouvert entre les deux électrodes. L’eau, conductrice, referme la boucle et déclenche la sonnerie.

Méthode : passer d’un montage à son schéma

Compter

Faire le tour de la boucle et compter les dipôles rencontrés, dans l’ordre.

Tracer

Dessiner un rectangle au crayon : ce sera la boucle, avec des angles droits.

Placer

Poser sur ce tracé le symbole de chaque dipôle, en respectant l’ordre relevé.

Vérifier

Suivre le trait du doigt : on doit revenir au point de départ sans lever le doigt.

Une seule boucleEn 6ᵉ, tous les circuits étudiés tiennent en une seule boucle : le courant n’a qu’un chemin possible.

L’ordre est libreSur une même boucle, déplacer un dipôle ne change rien à son fonctionnement.

Métaux = conducteursCuivre, fer, aluminium, acier : tous laissent passer le courant. C’est pourquoi les fils sont en cuivre.

La gaine protègeLe plastique qui entoure un fil est isolant : c’est lui qui rend le fil manipulable sans danger.

Quiz — Électricité

Le quiz interactif se charge dans l’application Sciences 6ᵉme.

Construis une transmission

À retenir

Toute transmission d’information comporte trois parties : un émetteur qui produit le signal, un signal qui voyage, et un récepteur qui le reçoit. Si l’une des trois manque, ou si le récepteur ne sait pas capter ce signal-là, l’information n’arrive pas.

La méthode

Choisir l’émetteur : c’est lui qui décide de la nature du signal.

Choisir un récepteur capable de capter ce signal-là.

Déclencher, puis suivre le signal des yeux jusqu’au récepteur.

Si le récepteur ne réagit pas, changer une pièce et recommencer.

Attention

Un micro ne voit pas la lumière, et une cellule photo n’entend pas le son. Le signal part quand même : il traverse la scène, arrive au récepteur… et rien ne se passe. Ce n’est pas l’émetteur qui est en panne, c’est le couple qui ne va pas ensemble. Et c’est la situation qui choisit le signal : la lumière s’arrête sur un mur ou une montagne, le son s’affaiblit au loin et dérange, les ondes radio traversent les murs et portent loin.

Définitions

Émetteur : appareil qui produit le signal.

Signal : ce qui voyage et porte l’information (lumière, son, courant, onde radio).

Récepteur : appareil qui capte le signal et le rend utilisable.

Choisis le bon signal

À retenir

Chaque signal a ses limites. Le signal lumineux est arrêté par ce qui est opaque, mais il traverse le verre et le vide. Le signal sonore traverse le carton, le verre ou le métal en s’affaiblissant ; sans air, il ne passe plus. Le signal radio traverse le carton, le verre et le vide, mais une boîte de métal l’arrête.

La méthode

Lire sur la pancarte dans quoi le récepteur est enfermé.

Allumer un émetteur et suivre son signal jusqu’à l’enceinte.

Lire le pupitre, dehors : voyant allumé, aiguille qui bouge, ou rien.

Dire ce qui a arrêté le signal, ou ce qui l’a affaibli.

Attention

« Ça ne marche pas » n’est pas un résultat. Il faut dire ce qui a arrêté le signal : une paroi opaque, l’absence d’air, le métal. Et un signal qui arrive affaibli arrive quand même : l’aiguille bouge moins, mais elle bouge.

Définitions

Obstacle : ce qui se trouve entre l’émetteur et le récepteur.

Opaque : qui ne laisse pas passer la lumière ; le verre, lui, est transparent.

Vide : espace d’où l’on a retiré l’air ; le son n’y passe pas.

Le télégraphe Morse

À retenir

Le code Morse ne transmet que deux choses : un point (appui court) et un trait (appui long). Chaque lettre est une suite de points et de traits. Le récepteur ne comprend que si les deux appareils utilisent le même code.

La méthode

Appuyer brièvement sur le manipulateur : le circuit se ferme, le voyant du récepteur s’allume et le stylet laisse un point sur la bande.

Maintenir l’appui : la marque s’allonge, c’est un trait.

Marquer une pause pour terminer la lettre.

Lire la bande : chaque marque a la longueur de l’appui.

Attention

Le décodeur n’est pas indulgent : il écrit la lettre qui correspond vraiment à la suite reçue. Trois points donnent S, trois traits donnent O. Un trait envoyé à la place d’un point change la lettre : le décodeur ne signale aucune erreur, il écrit simplement une autre lettre.

Définitions

Code : règle convenue entre l’émetteur et le récepteur pour traduire l’information.

Manipulateur : le levier sur lequel on appuie pour fermer le circuit.

SOS : signal de détresse international, ··· ——— ···

Transmettre à travers l’histoire

À retenir

Le télégraphe de Chappe (1794) fait passer un message de tour en tour : chaque stationnaire lit la tour précédente à la lunette, puis recopie la position des bras pour la suivante. De Lille à Paris, la nouvelle arrivait en moins d’une heure ; à cheval, il fallait au moins une journée. Plus tard, le fil électrique puis la radio sont allés plus vite encore : ce qui change, c’est le signal qui porte le message.

La méthode

Regarder dans la lunette la position des deux bras de la tour précédente.

Tourner chaque bras de sa tour jusqu’à la même position : le gauche, puis le droit.

Tenir son signal pendant que la tour suivante le recopie, puis recopier le suivant, jusqu’au dernier.

Par brouillard, regarder dans la lunette : sans la tour précédente, il n’y a plus rien à recopier, la ligne s’arrête.

Attention

Le télégraphe de Chappe ne fonctionne ni la nuit ni dans le brouillard : il faut voir la tour précédente. Et les stationnaires recopiaient sans connaître le sens des signaux : seul le livre de code, gardé aux deux bouts de la ligne, les traduisait.

Définitions

Télégraphe de Chappe : tour dont les bras articulés prennent des positions convenues ; chaque position est un signal.

Relais : point intermédiaire qui reçoit le signal et le renvoie plus loin.

Code : règle partagée par l’émetteur et le récepteur, qui donne un sens à chaque signal.

Repères de cours

Transmettre une information, c’est toujours la même chaîne : un émetteur produit un signal, ce signal voyage, un récepteur le capte. La nature du signal — lumineux, sonore, électrique ou radio — se choisit d’après les contraintes de la situation. Pour se comprendre, émetteur et récepteur doivent partager le même code. L’histoire des moyens de transmission est celle d’un message qui va toujours plus loin et toujours plus vite.

ÉmetteurSignalRécepteurCodeHistoire

Définitions clés

Information

Ce que l’on veut faire savoir à quelqu’un d’autre : un mot, un ordre, une alerte, une mesure.

Ex : « le bateau est en difficulté ».

Émetteur

Appareil ou personne qui produit le signal porteur de l’information.

Ex : une lampe, un haut-parleur, une antenne, une voix.

Signal

Ce qui voyage entre l’émetteur et le récepteur, et qui porte l’information.

Ex : un éclair lumineux, un son, un courant dans un fil, une onde radio.

Récepteur

Appareil ou personne qui capte le signal et retrouve l’information.

Ex : un œil, une oreille, un micro, une antenne réceptrice.

Signal lumineux

Voyage en ligne droite et très vite, mais tout objet opaque l’arrête.

Ex : phare, feu de signalisation, fibre optique.

Signal sonore

A besoin de matière pour se propager et s’affaiblit vite avec la distance.

Ex : sirène, cloche, corne de brume.

Signal électrique

Circule dans un fil conducteur : il faut donc une liaison matérielle entre les deux postes.

Ex : télégraphe, téléphone filaire, câble réseau.

Signal radio

Se propage sans fil et très loin, même dans le vide ; une enceinte de métal l’arrête.

Ex : radio, téléphone portable, wifi.

Code

Règle convenue à l’avance qui traduit l’information en signal, et le signal en information.

Ex : le code Morse, l’alphabet, le code de Chappe.

Les schémas à connaître

La chaîne de transmission

Cette chaîne se retrouve partout : dans un interphone, un feu tricolore, un téléphone ou un phare de côte.

Quatre signaux, quatre limites

On choisit un signal en regardant d’abord ce qui se trouve entre l’émetteur et le récepteur.

Le code Morse

Avec seulement deux symboles, on écrit toutes les lettres. C’est le même principe que le binaire des ordinateurs.

Méthode : choisir un moyen de transmission

Regarder l’obstacle

Y a-t-il un mur, une plaque, de l’eau entre les deux postes ? C’est la première question.

Mesurer la distance

Quelques mètres, ou plusieurs kilomètres ? Le son ne va pas loin.

Vérifier la liaison

Un fil est-il déjà en place ? Sinon, il faut un signal qui se passe de fil.

Vérifier le récepteur

Le récepteur sait-il capter ce signal-là ? Un micro n’entend pas la lumière.

Des joursÀ cheval, de relais en relais : un message de Paris à Marseille mettait environ une semaine.

Des heuresAvec les tours de Chappe, la même distance était couverte en quelques heures — de jour et par temps clair.

Des minutesLe télégraphe électrique de Morse transmet le long d’un fil, de jour comme de nuit.

Un instantLa radio franchit la distance sans fil, presque sans délai. C’est encore le cas aujourd’hui.

Quiz — Transmission de l’information

Le quiz interactif se charge dans l’application Sciences 6ᵉme.