PARCOURS INTERNATIONAL COLLÉGIAL - OPTION FRANÇAIS

PROGRAMME MAROCAIN

Étincelle
PHYSIQUE
CHIMIE 3AC
Manuel de l’élève
e
 Physique
3
e

Chimie
Une Collection
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PARCOURS INTERNATIONAL COLLÉGIAL - OPTION FRANÇAIS

Collection Étincelle

PARCOURS INTERNATIONAL COLLÉGIAL - OPTION FRANÇAIS PARCOURS INTERNATIONAL COLLÉGIAL - OPTION FRANÇAIS

PROGRAMME MAROCAIN
PC • 3ème année du cycle secondaire collégial

Étincelle Étincelle 3AC

e
Étincelle
PHYSIQUE
CHIMIE 3AC
Manuel de l’élève
e
SVT3 Manuel de l’élève

Sciences de la Vie et de la Terre

e

AC MATHS Manuel de l’élève

Dans la même collection :

PC : 1AC - 2AC
SVT : 1AC - 2AC
MATHS : 1AC - 2AC

29,90 DHS
Prix de
Vente Public

,
Maârif - Casablanca - Maroc
TABLE DES MATIERES

1
PARTIE

LES MATÉRIAUX

Chapitre 1 : Quelques matériaux au quotidien................... 11 Activité documentaire [3] : Les précautions à prendre lors de l’utili-
Activité documentaire [1] : Diversité des matériaux dans notre vie sation des solutions acides et des solutions basiques..................... 42
quotidien .................................................................................... 12 L’essentiel du cours..................................................................... 43
Activité expérimentale [2] : Distingtion de quelque matériaux ..... 13 Exercices ................................................................................... 44
L’essentiel du cours..................................................................... 14 Fiche de remédiation..................................................................48
Exercices ................................................................................... 15
Chapitre 5 : L’action des solutions acido-basiques sur les métaux ... 49
Chapitre 2 : Les matériaux et l’électricité Atomes et ions.19 Démarche d’investigation : Quels matériaux avec solutions acides ?.50
Activité documentaire [1] : Structure de l’atome ( le noyau - les Activité expérimentale : Actions d’une solution de sodium sur les
électrons)..................................................................................... 20 métaux ....................................................................................... 51
Activité documentaire [2] : Les ions ............................................ 21 L’essentiel du cours..................................................................... 52
L’essentiel du cours..................................................................... 22 Exercices ................................................................................... 53
Exercices ................................................................................... 23
Chapitre 6 : Test d’identification de quelques ions ........... 57
Fiche de remédiation..................................................................27
Activité expérimentale [1] : Test d’identification de quelques ions
Chapitre 3 : Réactions de quelques matériaux avec l’air... 29 positifs ........................................................................................ 58
Activité expérimentale [1] : Oxydation du fer dans l’air humide.... 30 Activité expérimentale [2] : Test d’identification d’un ion négatif.. 59
Activité expérimentale [2] : Oxydation de l’aluminium dans l’air... 31 L’essentiel du cours..................................................................... 60
Activité expérimentale [3] : Oxydation de quelques matériaux orga- Exercices ................................................................................... 61
niques avec le dioxygène de l’air................................................... 32
Chapitre 7 : Dangers de certains matériaux dans notre vie
L’essentiel du cours .................................................................... 33
Exercices ................................................................................... 34 quotidienne sur la santé et environnement........................ 65
Activité documentaire [1] : Dangers des déchets non dégradables
Chapitre 4 : Notion de pH Solutions Acides et Solutions dans la nature .............................................................................. 66
Basiques-Notion de pH.......................................................... 39 Activité documentaire [2] : Traitement des déchets ..................... 67
Activité expérimentale [1] : Identification du caractère acide ou L’essentiel du cours..................................................................... 68
basique d’une solution aqueuse (Notion de pH)............................ 40 Exercices ................................................................................... 69
Activité expérimentale [2] : L’effet de la dilution sur le pH d’une Fiche remédiation...................................................................... 73
solution........................................................................................ 41

2
PARTIE

LA MÉCANIQUE
Chapitre 1 : Mouvement et repos......................................... 77 Exercices ................................................................................... 91
Activité documentaire [1] : Description d’un mouvement -Référen- Fiche de remédiation................................................................. 95
tiel - Trajectoire ........................................................................... 78
Chapitre 3 : L’équilibre d’un corps solide sous l’action de
Activité documentaire [2] : Mouvement de translation - Mouvement
de rotation................................................................................... 79 deux forces ............................................................................. 97
Démarche d’investigation : Quelles sont les conditions d’équilibre
Activité documentaire [3] : Vitesse moyenne et nature d’un mouve-
d’un corps soumis à deux forces?................................................. 98
ment rectiligne ............................................................................ 80
Essentiel du cours....................................................................... 99
Activité documentaire [4] : Dangers de la vitesse - Sécurité routière ....81
Exercices .................................................................................. 100
Essentiel du cours....................................................................... 82
Exercices ................................................................................... 83 Chapitre 4 : Poids et masse................................................. 105
Activité documentaire [1] : L’attraction terrestre ........................ 106
Chapitre 2 : Actions mécaniques et forces.......................... 87
Activité expérimentale [2] : Relation entre poids et masse......... 107
Activité expérimentale [1] : Les actions mécaniques effets et types . 88
Essentiel du cours..................................................................... 108
Activité expérimentale [2] : Notion de force-Caractéristiques d’une
Exercices ................................................................................. 109
force ........................................................................................... 89
Fiche de remédiation................................................................113
Essentiel du cours....................................................................... 90

3
PARTIE

L’ÉLECTRICITÉ

Chapitre 1 : Résistance électrique Loi d’Ohm.................... 117 L’essentiel du cours................................................................... 129

Activité expérimentale : La loi d’Ohm ...................................... 118 Exercices ................................................................................. 130
L’essentiel du cours................................................................... 119
Chapitre 3 : L’énergie électrique......................................... 135
Exercices ................................................................................. 120
Activité expérimentale [1] : L’énergie électrique consommée par un
Chapitre 2 : La puissance électrique.................................. 125 appareil de chauffage................................................................. 136
Activité expérimentale [1] : Les caractéristiques nominales d’un Activité documentaire [2] : L’énergie électrique consommée dans
appareil électrique..................................................................... 126 une installation domestique........................................................ 137
Activité expérimentale [2] : Relation entre la puissance électriques L’essentiel du cours................................................................... 138
et la tension aux bornes d’un appareil......................................... 127 Exercices ................................................................................. 139
Activité expérimentale [3] : La puissance électrique reçue par un Fiche de remédiation............................................................... 143
dipôle thermique....................................................................... 128
 LES MATÉRIAUX

Compétence spécifique : Pré -requis :

Être capable de mobiliser d’une Notion préliminaire sur :
manière intégrée et intériorisée
l’ensemble des ressources concernant - Substances naturelles ;
les propriétés physiques et chimiques - Substance synthétiques ;
de la matière, en vue de résoudre
- Conducteurs ;
des situations problèmes relatives à
l’utilisation rationnelle des ressources - Isolants ;
naturelles ou à la préservation de la - Molécules, atomes, masse et volume.
santé et de l’environnement.
 1
PARTIE

Prolongements :
Concernant les autres matières : Langues : Textes de lecture (découvertes, inventions,
phénomènes scientifiques et technologiques...)
Mathématiques : Activités de dénombrement.
Sciences de la vie et de la Terre : Éducation
Enseignement secondaire qualifiant :
alimentaire et environnementale.
- La chimie autours de nous.
Histoire-Géographie : Protection des ressources
naturelles quotidiennes. - Constitution de la matière.
Informatique : Simulation et graphisme. - Transformation de la matière.
Technologie : Technologie d’information et de
communication.
Éducation islamique : Unité de l’éducation
environnementale.
Sommaire de la partie
Chapitre 1 :

Quelques matériaux au quotidien .................................... 11

Chapitre 2 :

Les matériaux et l’électricité - Atomes et ions .............. 19

Chapitre 3 :

Réactions de quelques matériaux avec l’air .................... 29

Chapitre 4 :

Solutions acides, solutions basiques et notion de pH ....... 39

Chapitre 5 :

L’action des solutions Acido-basiques sur les métaux... 49

Chapitre 6 :

Test d’identification de quelques ions ........................... 57

Chapitre 7 :

Dangers de certains matériaux utilisés dans notre vie

quotidienne sur la santé et l’environnement................... 65

Quelques Chapitre

matériaux
au quotidien 1

Unite2
CHAPITRE.01

SCOL_ETIN_PC_PART01_CH01_QuelquesMatériauxAuQuotidien

Objectifs d’apprentissage :
• Distinguer objets et matériaux.
• Connaître les types de matériaux : verres, métaux et
matières plastiques.
• Connaître les propriétés de quelques matériaux : fer,
cuivre, polyéthylène.
• Sensibilisation à l’importance du choix convenable des
matériaux d’emballage.
 Partie 1 Les matériaux
Activité N
1
•

documentaire

Diversité des matériaux dans notre vie quotidienne

La fabrication de tout objet (bouteille, chaise,... ) nécessite le choix des matériaux adaptés
aux fonctionnalités souhaités de cet objet.

Quelles sont les grandes classes de matériaux utilisés pour la fabrication des objets?

La famille des métaux

Doc.1

Les métaux les plus utilisés dans notre quotidien sont le fer,
l’aluminium, le cuivre, le zinc. Pour améliorer leurs propriétés
mécaniques et chimiques, on les utilise fréquemment combinés
à d’autres métaux sous formes d’alliage comme le bronze,
et l’acier...

La famille des verres Doc.3 La famille des matériaux organiques

Doc.2

Jusqu’au début du XXème siècle, les matériaux

organiques comprenaient des substances
Les verres sont composés principalement extraites du règne végétal et du règne animal :
de silice. C’est un matériau transparent, bois, cuir, laine, coton, soie, ivoire, …
dur et cassant, qui permet de conserver Vers la moitié du XXème, grâce à «la chimie
longtemps les aliments sans altérer ni moderne», de nouveaux matériaux organiques
leur goût ni leurs arômes. les verres sont ont été fabriqués : les matières plastiques.
recyclables : 60% du verre d’une bouteille Les plus utilisés sont : le polyéthylène (PE),
provient d’une autre bouteille. le polychlorure de vinyle (PVC), le nylon…

Tâches à réaliser
Extraire des informations
1. Quels sont les métaux les plus utilisés dans la vie quotidienne ?
2. À quelle famille de matériaux appartiennent les plastiques ? Cite des exemples d’autres matériaux
organiques de ton entourage.
Interpréter
3. Quelle est la différence entre objet et matériau ?
4. Quelle différence y-a-il entre un métal et un alliage ? Cite quelques exemples.
5. Propose un test qui permet de vérifier la conductivité électrique d’un matériau.
6. Quel sont les avantages et les inconvénients de l’utilisation des verres ?
7. Qu’est-ce qu’une matière plastique ? donne des exemples.
Conclure
8. Quelles sont les différentes familles des matériaux constituant les objets ?

Lexique
Matériau (un) : ‫مــــادة‬ Objet (un) : ‫جــســم‬

12
 Chapitre 1
Activité 2
•

expérimentale

Distinction de quelques matériaux

Les matériaux utilisés pour fabriquer les divers objets sont choisis en fonction
de leurs propriétés.

Comment peut-on distinguer et identifier les matériaux d’une même famille ?

Des lames métalliques

Protocole expérimental
Doc.1

Expérience 1 :
Tu disposes de quatre lames métalliques en zinc (Zn), en
cuivre (Cu), en aluminium (Al) et en fer (Fe), de mêmes
dimensions. (Doc. 1)
1. Observe l’aspect des quatre lames, retire celle distinguée
par sa couleur.
2. Approche un aimant de chacune des lames grises.
Objets en matières plastiques 3. Mesure la masse de la lame d’aluminium et la lame du
zinc à l’aide d’une balance électronique.
Doc.2

Expérience 2 :
Tu disposes de quatre objets-échantillons de matière
plastique ci-contre : gobellet à café, corde en plastique,
bouteille d’eau, gaine de fil conducteur.
4. Réalise les tests de reconnaissance des matières plastiques
(voir le tableau ci-dessous) sur des petits morceaux des 4
objets du (Doc. 2)

Matière plastique Polyéthylène Polychlorure Polystyrène Polyéthylène

Le type du test téréphtalate PET de vinyle (PVC) (PS) (PE)
Test de flottabilité sur l’eau coule dans coule dans coule dans flotte dans
douce l’eau douce l’eau douce l’eau douce l’eau douce
Test de flottabilité sur l’eau salée coule dans l’eau coule dans flotte sur l’eau
saturée salée saturée l’eau salée saturée salée saturée
Test de rétractabilité dans l’eau s’enroule sur
bouillante lui-même

Test de dissolution dans l’acétone se dissout

dans l’acétone.
Test de la flamme La flamme se La flamme se La flamme se La flamme se
(test de Belstein) colore en jaune colore en vert colore en jaune colore en jaune

Tâches à réaliser
Observer
1. Quel métal se distingue par sa couleur ? Quel métal est attiré par l’aimant ?
2. Relève les valeurs des masses des lames de l’aluminium et du zinc.
Interpréter
3. Quel est le seul métal que tu peux identifier grâce à ses propriétés magnétiques ?
4. Comment distingues-tu l’aluminium et le zinc ?
5. En comparant les différents tests de reconnaissance des matières plastiques, explique pourquoi on
parle « des plastiques » et non « du plastique ».
6. En te basant sur les propriétés physiques des matières plastiques, identifie le nom des matières
plastiques dont sont constitués les quatre objets du Doc. 2 .
Conclure
7. Rédige une conclusion en répondant à la question suivante : « Comment distingue-t-on les matériaux » ?

13
 L’essentiel du Partie 1 • Les matériaux

cours
1 Diversité des matériaux dans notre vie quotidienne
Un objet (bouteille, chaise…) est fabriqué pour une fonction précise ; le matériau qui le constitue est
choisi en fonction de ses propriétés.
Les verres, les métaux et les matières plastiques sont trois grandes familles de matériaux.

Exemples d’objets et de matériaux qui les constituent :

Objet Famille de matériaux Matériaux

Gobelet Plastiques Polystyrène (PS)

Canette de soda Métaux Aluminium

Tuyau de chauffage Métaux cuivre

Gaine de fil électrique Plastiques Polychlorure de vinyle (PVC)

Pot de confiture Verres Verre ordinaire

Bouteille d’eau Plastiques Polyéthylène téréphtalate (PET)

Sachets des magasins Plastiques Polyéthylène

2 La distinction des matériaux

Les métaux : Aluminium (Al), Zinc (Zn), Fer (Fe), Cuivre (Cu),
Argent (Ag) et l’or (Au) sont de bons conducteurs d’électricité et
Aimant
de chaleur . Ils peuvent être distingués grâce à leurs couleurs, leurs
masses volumiques et leurs propriétés magnétiques (seulement le
fer est attiré par l’aimant).
Parmi les matériaux, le verre, les métaux ainsi que certains Aluminium Zinc Fer Cuivre Argent Or
plastiques sont entièrement recyclables. D’autres familles de
matériaux ne sont pas recyclables comme le polyuréthane (utilisé Masse de 1 cm2 de chacun de ces métaux

pour la fabrication de roues de rollers) ou le caoutchouc, donc ce

sont donc des mauvais matériaux pour l’environnement. 2,7g 7g 7,9g 8,0g 10,5g 19,3g

Pour distinguer les différents matériaux, on réalise des tests

d’identification.

C’est une matière

Tests d’indentification plastique
de quelques matières plastiques
Flotte-t-elle
OUI dans l’eau douce? NON

Flotte-t-elle
C’est du PE OUI dans l’eau salée? NON

C’est du PS OUI Test de la couleur de

NON
flamme. est-elle verte?

Vérification par le test de C’est du PVC C’est du PET

dissolution dans l’acétone

Vérification par le test de

rétractation dans l’eau bouillante

14
 Chapitre 1 •

Je m’entraîne
QCM.1 Je vérifie mes connaissances
Pour chaque ligne du tableau, indique la(les) bonne(s) réponse(s)

Énoncés A B C
la matière qui composé d’un ou
1. Un matériau est un alliage
compose un objet de plusieurs objets
2. Laquelle des propositions ne
les matières
correspond pas à une classe de les métaux les bouteilles
plastiques
matériaux ?
3. Quels matériaux respectent les matières
les aciers les verres
mieux le goût des aliments ? plastiques
4. Pour séparer les matériaux en
acier de ceux en aluminium, on un tri magnétique un tri mécanique un tri manuel
utilise plutôt
5. Parmi les matériaux organiques,
le laiton le nylon le verre
on trouve

QCM.2 Je vérifie mon savoir-faire

Pour chaque ligne du tableau, indique le(s) contenu(s) convenable(s)

Énoncés A B C

6. Quel schéma représente le test de

rétractabilité du PVC dans l’eau bouillante.

7. Cette expérience
représente le résultat
de flottabilité d’une
matière plastique polystyrène polyéthylène polypropylène

dans l’eau douce, il

s’agit du

+ - + - + -

8. Pour tester le caractère conducteur d’un

solide, on peut réaliser le circuit
V
matériau à tester matériau à tester matériau à tester

15
 Partie 1 • Les matériaux

Je m’entraîne

9   Distinguer entre objet et matériau 3. Identifie le métal parmi ceux cités dans
Complète les phrases en utilisant les mots le tableau ci-après.
suivants : objet(s) - matériau(x) Métal Aluminium Étain Plomb Zinc
1. Un peut être fabriqué à partir Masse volumique
de différents . en g/cm3
2,7 7,3 11,4 7,1
2. Les trois classes principales des
utilisés au quotidien sont les verres, les 13   Matériaux utilisés dans un vélo
plastiques et les métaux.
3. Une bouteille est un qui peut être
fabriqué à partir d’un tel que le verre.
4. Une boîte d’emballage est un qui peut Selle Cadre
être fabriqué à partir de plusieurs .
5. Le verre est un utilisé pour fabriquer
des tels que les bouteilles.
Pneu
10   Objet ou matériau. Pédales
Le mot souligné désigne-t-il un objet ou un
matériau?
1. Les éléments cités du vélo sont des objets
- Un verre de limonade.
ou des matériaux ?
- Un clou en fer.
2. Cite le (s) matériau(x) utilisé (s) pour fabriquer
- Une bouteille en verre.
chaque élément.
- Un fer à repasser.
3. Comment tester que l’un des éléments est
11   Relier par une flèche fabriqué à partir du fer ?
Relie par une flèche chaque matériau à la
14   Matériaux de quelques objets
propriété correspondante :
Relie chaque image au matériaux adéquoit
Aluminium • •  Opaque et perméable
Plastique • •  Conducteur d’électricité
Verre • •  Flotte à la surface de
l’eau et imperméable
Carton • •  Cassable

12   Identifier un métal
Porcelaine Plastique Acier Carton Coton Aluminium
Salim a trouvé un cube de métal gris blanc. Pour
savoir quelle est la nature du métal, il réalise
1. Donne le nom de chaque objet représenté
les expériences suivantes :
sur la photo.
mL mL 2. Relie par une flèche chaque objet au
110 110 matériau qui le constitue.
90 90 3. Quels sont les objets fabriqués à partir d’un
70
Eau
70
Balance
matériau conducteur d’électricité ?
50 50
4. Quels sont les objets fabriqués à partir d’un
30 30
160.2 g matériau isolant ?
10
10
5. Quels sont les objets qui peuvent être utilisés
Cube immergé dans l’eau Pesée du cube pour conserver un liquide ? Justifie ta réponse
en citant la propriété du matériau.
1. Quel est le volume du morceau de métal ? 6. L’un des objets est attiré par un aimant, lequel ?
2. Quelle est sa masse ? Justifie ta réponse.

16
 Chapitre 1 •

J’approfondis
Exercice résolu
15 Fil de connexion

Énoncé
Afin d’identifier les matériaux A et B utilisés pour fabriquer un fil de connexion, on réalise
les tests qui suivent.

Matériau testé : A

Matériau testé : B

Matériau testé : B

Premier test : Deuxième test :

Test de conductivité. Test de la couleur de flamme.

1.Cite la famille à laquelle appartient le matériau A. justifie ta réponse.

2.Observe la couleur du matériau A. déduis son nom.
3.Précise la famille et le nom du matériau B. justifie ta réponse.
4.Explique le choix de ces deux matériaux pour la fabrication d’un fil de connexion

Solution Commentaires

1. Le test réalisé sur le matériau A qui constitue le fil de connexion

1. Reporte-toi aux données du tableau de
montre qu’il est composé d’un matériau conducteur de courant
l’activité expérimentale réalisée dans le
électrique : il appartient donc à la famille des métaux. cours.

2. La couleur du matériau A est rouge, il s’agit donc du métal du

cuivre.
2. Le fil de connexion est constitué de
3. La flamme du bec bunsen se colore en vert en présence du
deux matériaux A et B :
matériaux B ( gaine du fil de connexion). B appartient donc à la
B
famille des plastiques.
A
4. Le fil de connexion est un objet composé de deux matériaux :
L’un est le cuivre, conducteur de l’électricité, et l’autre est le
polychlorue de vinyle (PVC) qui est un isolant.

17
 Partie 1 • Les matériaux

J’approfondis

16   Un prix Nobel pour un plastique 17 Identifier un métal

En l’an 2000, le prix Nobel de chimie a été Réda a reçu une petite figurine en métal
attribué aux américains Alan J.Heeger et Mac comme cadeau d’anniversaire, il n’arrive pas
Diarmid et au japonais Hideki Shirakawa. à identifier le métal qui constitue sa figurine
Tous les trois ont été récompensés pour une par simple regard. C’est pour cela il réalise deux
découverte révolutionnaire : ils sont arrivés à expériences :
rendre un plastique conducteur d’électricité, on dans un premier temps, il pèse la figurine;
à lui faisant subir certains traitements. il trouve une masse m = 525 g. Comme la
figurine n’a pas de forme simple ,il utilise un
procédé qu’il a vu en cours de physique-chimie
en classe de première année pour déterminer
son volume, il trouve V = 50 mL.

Mac Diarmid Alan J.Heeger

Hideki Shirakawa

1. a. Cite des exemples d’objet en plastique 1. Explique à l’aide d’un schéma, l’expérience
utilisés habituellement dans une installation réalisée par Réda pour déterminer le volume
électrique. de sa figurine.
b. Précise la propriété des plastiques 2. La figurine est-elle un objet ou un matériau ?
recherchée dans ces cas-là. 3. Calcule la masse de 1cm3 du métal qui
2. Indique la propriété nouvelle des plastiques constitue la figurine .
mise en évidence par les lauréats du prix Nobel 4. En utilisant les données du tableau
de chimie en l’an 2000. ci- dessous, trouve le métal qui constitue la
3. Le plastique mis au point par les trois figurine.
lauréats est-il un objet ou un matériau ?
Métal Aluminium Zinc Fer Cuivre Argent Or
4. Nomme la famille des matériaux qui
Masse
possède cette même propriété.
de 1cm3 2 ,7 7,2 7,8 8,9 10,5 18
5. On t’offre un échantillon de plastique
en (g)
fabriqué par les trois lauréats, trace le schéma
d’un montage qui te permettra de vérifier
qu’effectivement ce plastique est conducteur
d’électricité.

18
 La mécanique

Compétence spécifique : Pré -requis :

Être capable de mobiliser d’une
Notions préliminaires sur :
manière intégrée et intériorisée
l’ensemble des ressources concernant - Notion de temps ;
le concept du mouvement et ses - Notion de force ;
caractéristiques, des interactions
mécaniques et leur modélisation, - Chute des corps ;
en vue de résoudre des situations - Dangers des corps en mouvement ;
problèmes relatives à l’organisation - Effets d’une force ;
des objets dans notre environnement - Masse d’un corps ;
et à la préservation de la santé du
corps et à la sécurité des personnes - Etat de mouvement et état de repos ;
vis-à-vis des dangers de la vitesse. - Quelques types de forces ;
- Effet d’un resort.
 2
PARTIE

Prolongements :
Autres disciplines : Enseignement secondaire qualifiant :
Mathématiques : dénombrement ; La géométrie. - Interactions mécaniques ;
Informatique : Simulation - Mouvement ;
Éducation artistique : Sécurité routière. - Principe d’inertie ;
Langues : Textes de lecture (découvertes, inventions, - Équilibre d’un corps soumis à l’action de trois forces.
phénomènes scientifiques et technologiques...).
Sommaire de la partie
Chapitre 1 :

Mouvement et repos............................................................ 76

Chapitre 2 :

Actions mécaniques et forces............................................ 87

Chapitre 3 :

Équilibre d’un corps solide sous l’action de deux forces .... 97

Chapitre 4 :

Poids et Masse ...................................................................105

 Chapitre
ACTIONS
MÉCANIQUES
ET LES ACTIONS -
FORCES
2
MÉCANIQUES - LES FORCES

UNITÉ 2 CHAPITRE 02-3AC

Objectifs d’apprentissage :
• Connaître les actions mécaniques et leurs effets.
• Savoir les deux types d’actions mécaniques.
• Distinguer l’action de contact et l’action à distance.
• Modéliser une action mécanique par une force.
• Déterminer les caractéristiques d’une force.
• Mesurer l’intensité d’une force à l’aide d’un dynamomètre.
• Représenter une force par un segment fléché en utilisant une échelle convenable.
 Partie 1 La mécanique
Activité 1
•

expérimentale

Les actions mécaniques : effets et types

Appuyer sur la poignée d’une porte, tirer une chaise, étaler une patte, tenir un stylo à
plume ou écrire un texte, soutenir un objet pour garder son état de repos,… sont des
actions mécaniques sur différents corps.

Quels sont les effets et les types des actions mécaniques ?

Doc.1 Doc.2 Doc.3

Protocole
Expérimental Aimant

Expérience 1
1. S ouffle dans un ballon de
baudruche et observe. Ballon de baudruche Action d’un aimant sur Trajectoire de la bille avec
Expérience 2 gonflé un clou aimant
2. Suspend un clou à l’aide d’un fil
fixé à un support. Doc.4 Tableau à compléter
3. A pproche un aimant du clou et
observe. Action de l’air sur
Action Action Action Action
Expérience 3 la paroi du
du fil de la table de l’aimant de l’aimant
4. F ais rouler une bille en ballon de
surle clou sur le livre sur le clou sur la bille
acier sur un plan incliné et baudruche

observe la trajectoire de la bille. Résultat

5. Refais l’expérience en de l’action
approchant un aimant du trajet mécanique
de la bille.
Expérience 4 Type

6. Pose un livre sur une table. de l’action

mécanique
(de contact
/à distance)

Tâches à réaliser
Observer
1. Le ballon de baudruche se déforme-t-il lorsqu’on y souffle de l’air ?
2. Lorsque l’aimant agit sur le clou, les deux corps sont-ils en contact ? Lexique
3. L’aimant agit-il sur la totalité ou sur un point précis de la bille en acier ? Action mécanique :
4. Le contact entre le fil et le clou est-il localisé (sur une très petite surface ‫تأثــير ميكانيــكي‬
de contact) ou réparti ?
Localisée : ‫ممــوضعــة‬
Interpréter
5. Suite aux observations faites lors des expériences, complète le Répartie : ‫مـــوزعـــة‬
tableau (Doc. 4). Contact : ‫تمـــاس‬
6. Lesquelles des actions mécaniques évoquées dans les expériences, À distance : ‫عـــن بعـــد‬
ont un effet statique (contribuent à l’immobilité d’un corps), et ceux
qui ont un effet dynamique (contribuent au mouvement d’un corps) ? Dynamique : ‫تحــريكــي‬
Conclure Statique : ‫سكــــونــي‬
7. Rédige une conclusion pour indiquer les types et les effets d’une
action mécanique sur un corps.

88
 Chapitre 2
Activité 2
•

expérimentale

Notion de force - caractéristiques d’une force

Pour rentrer une boule dans un trou de la table de billard, le joueur doit se concentrer avant
de pousser la queue pour appliquer une force sur la boule au repos. L’intensité et la direction
de la frappe sont décisives pour réussir le jeu.

Quelles sont les caractéristiques d’une force ?

Boite en carton tirée par un fil

Doc.1

Protocole
Expérimental
Expérience 1
1. Prends une boite en carton, perce
Dynamomètre tiré par la main dans une face trois trous dans des
points différents.
Doc.2

2. Passe un fil qui a un nœud au bout, à

travers le trou et tire horizontalement,
puis verticalement et enfin vers l'un
des côtés.
3. Refais la même expérience dans
le deuxième et le troisième trou.
4. Pousse par la main la boite de
Pour t’aider à schématiser gauche à droite et de droite à gauche.
Doc.3

Une action mécanique est modélisée par une force. Expérience 2

La force est représentée par un vecteur (segment fléché) 5. Tire le fil d’un dynamomètre à
appelé vecteur force ( F par exemple). Ce vecteur a pour cadran (Doc. 2) et écris la valeur
origine le point d’application de l’action, même direction (ou indiquée par l’aiguille.
droite d’action) et même sens que l’action, et une longueur 6. Tire plus fort et observe.
proportionnelle, à son intensité mesurée en Newton de (Voir fiche méthode page 150)
symbole N, selon une échelle choisie.

Tâches à réaliser
Observer
1. Le fil agit-il de la même manière sur la boite lorsqu’on le tire dans
Lexique
différentes directions ?
2. L’action du fil sur la boite dépend-t-elle du point d’application de la Force : ‫قـــوة‬
force ?
Vecteur : ‫متــــجـــهـــة‬
3.Qu’est ce qui change lorsque tu pousses la boite de droite à gauche
et de gauche à droite ?
4. Qu’observes-tu sur le dynamomètre lorsque tu tires le fil plus fort ? Direction : ‫اتجــــــاه‬
Interpréter Sens : ‫منــحـــى‬
5. Que représente la valeur indiquée par le dynamomètre ? Point d’application : ‫نقطـة التأثـير‬
6. Représente l’action de la main sur le fil du dynamomètre en tenant
Intensité : ‫شــــدة‬
compte de la valeur indiquée par l’aiguille du dynamomètre.
Conclure
7. Rédige une conclusion dans laquelle tu définis les caractéristiques
d’une force.

89
 L’essentiel du Partie 1 • La mécanique

cours
1 Les actions mécaniques : effets et types

Une action mécanique a deux effets :

- Effet statique : l’action mécanique participe à l’immobilité ou la déformation du corps ;
- Effet dynamique : l’action mécanique participe au mouvement du corps.
On distingue deux types d’actions mécaniques :
- Action mécanique de contact localisée ou répartie ;
- Action mécanique à distance répartie sur tout le corps.
Exemple
• La Force exercée par le fil sur le clou est
une action mécanique de contact localisé.
• La Force exercée par l’aimant sur le
clou est une action mécanique à distance
répartie.
• L’aimant à un effet dynamique sur le clou
lors de son mouvement, et un effet statique
lorsque le clou et en équilibre.

2 Notion et caractéristiques d’une force

Une action mécanique est modélisée par une force.

Toute force est représentée par un vecteur force F (un segment fléché).
La force est caractérisée par quatre caractéristiques :
- Le point d’application de la force (origine du vecteur force) ;
- La droite d'action (la direction du vecteur force) ;
- Le sens (sens indiqué par la flèche du vecteur force) ;
- L’intensité qui est proportionnelle à la longueur du segment fléché (on utilise alors une échelle).
L'intensité d'une force s’exprime en Newton de symbole N. Elle est mesurée à l’aide d’un
dynamomètre

3
2 5N
4
r
eu
ct
ve

1
u

 Représentation d’une
td

5
e ur

0
gu

force
n
lo

F
Remarque : Dynamomètre
La longueur du vecteur à cadran
direction du vecteur
(droite d’application) force dépend de F = 2N
1 cm 1N
l’échelle choisie.

90
 Chapitre 2 •

Je m’entraîne
QCM.1 Je vérifie mes connaissances
Pour chaque ligne du tableau, indique la(les) bonne(s) réponse(s)

Énoncés A B C
1. Une action mécanique peut déformer un corps fondre un corps dissoudre un corps

2. L’action mécanique exercée par

le vent sur le voile d’un bateau est à distance de contact répartie de contact localisée
une action

3. L’action d’un aimant sur un

morceau de fer est une action de contact à distance répartie à distance localisée

4. Le point d’application d’une tout point du corps tout point du corps

le point ou s’exerce
force est qui exerce l’action qui subit une action
l’action mécanique
mécanique mécanique
5. La droite d’action d’une force ne passe pas par le est une droite passe par le point
point d’application quelconque d’application

6. L’unité d’intensité de la force

dans le système international est le Newton (N) le mètre (m) le kilogramme (kg)

7. L’instrument de mesure de la balance la règle graduée en

l’intensité d’une force est le dynamomètre
électronique cm

8. La force est représentée par un segment fléché une droite un segment

QCM.2 Je vérifie mon savoir-faire

Pour chaque ligne du tableau, indique la(les) bonne(s) réponse(s)

Énoncés A B C
9.

F2 F2 représente la F1 représente la force F2 représente la

force exercée par la exercée par le sol sur force exercée par
main sur l’arbre le pied l’arbre sur la main
F1

10.
4 5
3
6

La droite d’action de
2

L’intensité de la force L’intensité de la force

1

8
0

la force appliquée par

appliquée par la main appliquée par la main
la main sur le fil est
sur le fil est 2N sur le fil est 1N
confondue avec le fil

91
 Partie 1 • La mécanique

Je m’entraîne
11   Effets d’une action mécanique s’exercent sur la bille.
1. Cite trois effets d’une action mécanique. 2.  Pour chaque action, O fixe

2. Cite un exemple pour chaque effet. précise si elle est :

a. De contact ou à distance. Bille Aimant

12   Choisis le mot juste b. Ponctuelle ou répartie.

1. Le vent exerce sur les voiliers une action 3. Quelles sont les actions
Mur

à distance / de contact, c’est une action mécaniques qui s’exercent sur le ressort ?
localisée / répartie.
2. La chute des corps est due à une action 17   Plusieurs actions mécaniques dans un
mécanique à distance / de contact, c’est une même système
action localisée /répartie. 1. Établis le bilan des actions mécaniques qui
3. Une action mécanique peut changer s’exercent sur la barre.
la forme / la couleur d’un objet. 2. Pour chaque action, précise si elle est :
4. Une action mécanique peut modifier a. De contact ou à distance.
Ressort (R ) Ressort (R )
la masse / la vitesse d’un objet. b. Ponctuelle ou répartie. 2 1

5. Une action mécanique nécessite l’existence 3. a. Quelles sont les Fil

Barre

d’un seul corps / de deux corps. actions mécaniques qui

Corps (S)
s’exercent sur le corps (S)?
13   Préciser l’acteur et le receveur b. Quel est l’effet de l’action du fil sur le solide (S) ?
Dans les exemples suivants, indique qui exerce 4. On coupe le fil :
l’action et qui la subit. a. Qu’arrive-t-il au corps (S) ?
1. La maman porte le panier contenant des légumes. b. Quelles sont les actions qui s’exercent sur le
2. Les petits bouts de papier sont attirés par la corps (S) dans ce cas ?
règle en plastique frottée contre les cheveux.
3. En tombant, la pierre est attirée par la Terre. 18   Solide sur un plan incliné
4. Le vent gonfle la voile du bateau. 1. Établis le bilan des
B
5. La bille en acier est attirée par l’aimant. actions mécaniques qui Ressort

s’exercent sur le solide (S), Solide S A

14   Faire le bilan des actions mécaniques 2. Pour chaque action,
G
Horizontale
Adam se repose contre le précise si elle est :
tronc d’un arbre. a. De contact ou à
1. Cite l’ensemble des actions distance.
qui s’exercent sur Karim. b. Ponctuelle ou répartie.
2. Précise si l’action est de 3. Quel est l’effet de l’action exercée par le
contact ou à distance. solide (S) sur le ressort ?
15   Complète le tableau en indiquant
4. Le solide (S) se détache du ressort :
a. Qu’arrive-t-il au ressort ?
le type d’action et ses effets
b. Quelles sont les actions qui s’exercent sur le
Action mécanique Type d’action Effet solide (S) dans ce cas ?
Younès retourne Modification de la
la balle de tennis trajectoire et de la vitesse 19   Trouver les caractéristiques d’une force
Bilal tire un pénalty Amine joue au cerf-volant,
Jamal tire sur à l’aide d’un fil. Il exerce F
la corde de l’arc
Malika appuie sur Action de une force F représentée sur
l’éponge avec son
contact localisée
la figure ci-contre.
doigt
Trouve les
16   Effets d’une action mécanique caractéristiques de la
La figure ci-dessous représente une bille en force F sachant qu’elle
acier fixée à l’extrémité d’un ressort et placée est représentée par l’échelle 1cm 10N
au voisinage d’un aimant.
1. Etablis le bilan des actions mécaniques qui

92
 Chapitre 2 •

J’approfondis
Exercice résolu
20 Caractéristiques d’une force

Énoncé

un élève tire l’extrémité du fil d’un dynamomètre comme

le montre la figure ci-contre.

1. Quel est le type d’action mécanique exercée par la main sur 6

7 8

x 2N
4 5
le fil ?
2. Quelles sont les caractéristiques de la force T exercée par

3
0
2 1

la main de l’élève sur le fil du dynamomètre ?

3. Représente cette force, en choisissant comme échelle :
1 cm pour 4 N.

Solution
Commentaires
1. L’action mécanique de la main sur le fil est une action de
contact localisée.
2. Les caractéristiques de la force T exercée par la main de 1. Une action mécanique est dite de contact
l’élève sont regroupées dans le tableau suivant : localisée lorsque la surface de contact est
petite. On la représente par un point.

Point de contact entre les

Point d’application
doigts de l’élève et le fil

Droite d’action La droite coïncide avec le fil 3.  Fais attention à l’échelle utilisée et
applique correctement la règle de trois.
- La flèche du vecteur force indique le sens
Du dynamomètre vers les la force.
Sens
doigts de l’élève

Intensité T = 4 x 2 = 8N

3.
Schéma à dessiner :

7 8
6 Point d'application
5

x 2N
4
3

0
2 1

T
(2 cm)

93
 Partie 1 • La mécanique

J’approfondis

21   une épreuve de force 2. Précise le sens de chaque force.

- Mehdi et Fouad ont décidé de mettre à 3. Classe ces forces en forces de contact et à
l’épreuve leurs capacités de vaincre; ils ont distance.
4. En choisissant une échelle convenable,
utilisé une corde.
représente les trois forces en supposant que
- Mehdi et Fouad tirent l’un et l’autre à chaque
les forces à distance s’exercent au centre de
extrémité de la corde
la bille.
5. Comment peux-tu montrer expérimentalement
l’existence de la force verticale?

Mehdi
23   deux chariots qui ne « s’aiment pas »
Fouad
Malika a placé deux aimants A et B sur deux
chariots mobiles.

A B

N
S
S
• Fouad tire horizontalement avec une force
F1 d’intensité 600N.
• Mehdi tire horizontalement avec une force
Elle rapproche les deux chariots puis les lâche.
F2 d’intensité 500N. Les chariots s’éloignent l’un de l’autre dans un
1. Les forces F1 et F2 sont-elles des forces de mouvement rectiligne.
contact ou à distance ? 1. Peut-on dire qu’il y a interaction entre les
2. Pour chacune des deux forces citées, cite le deux aimants ?justifie ta réponse.
corps qui exerce la force et celui qui la subit. 2. S’agit-il d’une interaction de contact ou à
3. Donne les caractéristiques de chaque force. distance ?
4. Schématise la corde et représente les deux 3. Représente la force exercée par l’aimant A
forces en utilisant l’échelle : 1cm pour 200N. sur l’aimant B sans souci d’échelle.
5. Qui a gagné l’épreuve ?
24   Laisse d'un chien
22   Une bille sous l’effet de trois forces Hiba a fait un dessin de son chien tenu avec
Une bille en acier est accroché à un fil. On sa laisse, puis elle a représenté la force F
approche un aimant de la bille, elle prend la exercée par la laisse sur le chien.
- Hiba a-t-elle bien représenté la force F ? Si la
position illustrée par le document ci-dessous.
réponse est par non, corrige l’erreur commise
Dans cette position, la bille est soumise à trois
par Hiba et représente correctement la force
forces F1 , F2 et F3
F sachant qu’elle a une intensité de 150 N.
Fil

Aimant 45°
Bille en acier

Support A

F1 : Horizontale d’intensité 0,5 N

F
F2 : inclinée par rapport à la verticale d’intensité
0,8N
F3 : verticale d’intensité 1N qui modélise
l’action de la terre sur la bille.
1. Attribue chacune des forces F1 et F2 au
corps qui l’exerce.

94
 Fiche de Chapitre 2 •

remédiation  Objectif : Activité de remédiation à la difficulté

d'assimilation de la force d’interaction à distance.

Activité de remédiation aux difficultés

1 Description de l’activité de remédiation

2 Tâches à réaliser par l’élève
Expérience à la maison : Une fronde élastique 1. Quelle est la trajectoire de la
Pour réaliser cette fronde, il te faut : balle ? Á quelle action est dû son
1 balle, 1 poche en plastique et mouvement ?
2. Que remarques-tu lorsque tu
1 élastique.
augmentes la vitesse de la balle ?
Réalisation : Place la balle dans la poche 3. Quand la distance entre
en plastique et ferme-la en nouant deux  objets  augmente, comment
l’élastique autour, comme sur la photo ci- varie la gravitation qui s’exerce
contre. entre les deux objets ?
Expérience : Fais tourner ta fronde, tout 4. Cette observation s’applique-
t-elle dans le cas de ta fronde
d’abord lentement, puis de plus en plus vite.
élastique ? Justifie.

Activité d’auto-évaluation

1 Situation-d'auto-évaluation 2 Tâches à réaliser par l’élève

Parc hydrolienne 1. Quel est le seul satellite naturel

Les satellites tournent autour de la terre, comme les planètes de la terre ?
tournent autour du soleil dans le système solaire. Sur les côtes, 2. Explique le fait que sa trajectoire
les courants des marées s’expliquent par ce phénomène est circulaire autour de la terre ?
d’interactions universelles.
3. Le document ci-contre montre
le phénomène de la marée haute
et basse au niveau de la mosquée
Hassan II, qui est dû à des courants
d’eau. Explique la cause de ce
phénomène.
4. Propose une idée qui permet
d'exploiter ce phénomène pour
Marée haute Marée basse produire de l’électricité ?

Éléments d’auto-évaluation

Critères Indicateurs
Se rappeler les mouvements de la lune autour
1. Capacité d’identifier les éléments d’un problème.
de la terre (programme 2ème année A.C et primaire).
2. Capacité de généraliser la notion d’action Se servir du mouvement de la fronde pour expliquer
mécanique à distance. le phénomène.
3. Capacité de lier la cause aux effets d’un
Savoir que les objets qui ont des masses s’attirent.
phénomène naturel.
Le mouvement des courants d’eau comme
4. Capacité de trouver une analogie entre des
les courants d’air peut être exploité pour produire
systèmes de production d’énergie.
de l’énergie électrique.

95
 Isaac Newton

Isaac Newton (1642-1727) est un particulier le mouvement des astres et la immobiles) et formalisée par Newton.
physicien, philosophe, astronome, chute des corps, pouvaient s’expliquer
La contribution révolutionnaire
et mathématicien anglais, considéré par l’action d’une force qui faisait s’attirer
d’Isaac Newton a permis d’expliquer
comme l’un des plus grands mutuellement tous les objets. C’était par
une grande partie du monde qui nous
scientifiques de tous les temps. C’est le exemple la force d’attraction du soleil
entoure en termes mathématiques,
fondateur de la mécanique classique. qui réglait le mouvement des planètes et
et il a transformé la physique en
la force d’attraction de la terre qui faisait
Son ouvrage «Principes mathématiques un système mathématique général
chuter les corps à sa surface.
de la philosophie naturelle  » écrit en constituant les lois de la mécanique
1686, est considéré comme une œuvre En effet, l’un des concepts clés de la classique.
majeure dans l’histoire de la science. mécanique newtonienne est la «force »,
Dans cet ouvrage, Newton montra notion héritée de la statique (science
que de nombreux phénomènes, en qui étudie l’équilibre des corps

96
 L’ÉLECTRICITÉ

Compétence spécifique : Pré-requis :

Être capable de mobiliser d’une Notion préliminaire sur :
manière intégrée et intériorisée
l’ensemble des ressources concernant - Dipôles électriques, générateur, récepteur, schématisation
les propriétés du courant, de la tension d’un circuit électrique ;
électriques et le fonctionnement - Le courant continu et le courant alternatif sinusoïdal ;
d’un circuit électrique, en vue de
résoudre des situations problèmes - Intensité du courant électrique, tension électrique ;
relatives au transfert d’énergie - Les appareils de mesures (Ampèremètre - Voltmètre -
électrique et de son utilisation Ohmmètre) ;
d’une manière rationnelle, tout en
mettant en considération la sécurité - Notion de résistance électrique.
des personnes et des appareils
électriques domestiques.
 3
PARTIE

Prolongements : Technologie : Technologie d’information et de

communication
Concernant les matériaux : Éducation islamique : Unité de l’éducation mentale et
Quelques propriétés des matériaux de la méthodologie.
Langues : Domaines de lecture de textes (découverts,
Concernant les autres matières : inventions, phénomènes scientifiques et techniques...)
Éducation artistique : Sécurité routière.
Enseignement secondaire qualifiant :
Mathématiques : activité de dénombrement- Fonction
linéaire - Courant électrique continu ;
- Tension électrique continue ;
Histoire-géographie : Protection des ressources
naturelles quotidiennes. - Montages électriques et électroniques.
Informatique : Simulations d’expérience.
Sommaire de la partie

Chapitre 1 :

Résistance électrique-Loi d’Ohm.....................................117

Chapitre 2 :

La puissance électrique.....................................................125

Chapitre 3 :

L’énergie électrique ..........................................................135

 Chapitre

L’énergie
électrique 3
CHAPITRE
N3
ETINCELLE_3AC_PC_PARTIE03_
CH3_L’énérgie électrique
Objectifs d’apprentissage :
•S  avoir que l’énergie électrique consommée par un appareil
de chauffage se transforme en énergie thermique.
• Connaître l’expression de l’énergie électrique et son unité
internationale et usuelle.
• Déterminer l’énergie électrique consommée par un appareil
de chauffage.
• Savoir le rôle du compteur électrique dans une installation
électrique domestique.
• Déterminer l’énergie électrique consommée dans une
installation domestique.
• Appliquer la relation E = P.t
 Partie 1 L’électricité
Activité 1
•

experimentale

L’énergie électrique consommée par un appareil de chauffage

Pour optimiser la consommation de l’énergie électrique au domicile, un père demande à ses
enfants de remplacer les ampoules traditionnelles par des ampoules à économie d’énergie,
et de réduire la durée de fonctionnement des appareils de chauffage.

De quels paramètres dépend l’énergie consommée par un appareil électrique ?

Mesure de l’énergie électrique

Doc. par un compteur électrique

Protocole Expérimental interrupteur compteur

électrique
1. On branche aux bornes d’une prise de secteur un
compteur électrique (de constante C=2.5Wh/tour)
2. On relie successivement deux lampes (L1) et (L2)
de puissances nominales 25 W et 100W au compteur
électrique.
3. On déclenche un chronomètre et on laisse l’instalation lampe prise de secteur

fonctionner pendant 30 min.

Remarque : Le montage doit être réalisé par le
professeur uniquement.

Tâches à réaliser
chronomètre

Observer
1. Quel est le rôle du compteur électrique?
2. Que représente l’indication C=2.5 Wh/
tour inscrite sur le compteur ?
3. Quel est le nombre de tours (n) fait par le compteur pendant 30 min, pour chaque lampe ?
4. Recopie et complète le tableau suivant :
Puissance Durée Energie électrique
Lampes P.t C.n
nominale P (W) de fonctionnement t (h) mesurée (en Wh)

Lampe L1 25

Lampe L2 100

Interpréter
5. De quoi dépend l’énergie électrique consommée aux bornes d’un appareil électrique ?
6. Compare le produit P.t et l’énergie mesurée par le compteur.
7. Quelle relation existe entre l’énergie électrique mesurée par le compteur et le nombre de tours ?
Conclure
8. Rédige une conclusion dans la quelle tu exprimes l’énergie électrique consommée par un
appareil électrique en fonction de la tension efficace et de l’intensité efficace du courant traversant
cet appareil, en précisant son unité.

Lexique
Energie électrique : ‫طـاقـــة كــهـربــائــيــة‬ Compteur électrique : ‫عــداد كــهــربــائــي‬

136
 Chapitre 3
Activité 2
•

documentaire

L’énergie électrique consommée dans une installation domestique

Toute installation électrique comporte un compteur électrique qui sert à
mesurer l’énergie consommée par l’ensemble des appareils qui y sont branchées.
La consommation mensuelle d’un foyer est facturée par l’agence responsable de ce service.

Comment lire une facture d’électricité ?

Facture de la consommation mensuelle d’électricité

Doc.

Le document ci-dessous est une facture dans laquelle sont mentionnées des informations
concernant la consommation d’électricité dans un foyer contenant des lampes, un réfrigérateur,
un climatiseur et un téléviseur.
Détail de la facture d’électricité ‫تـفـصـيـل فـاتـورة الكـهربـاء‬
‫نوع الكشف‬ ‫البيان السابق‬ ‫التاريخ السابق لقراءة العداد‬ ‫البيان الجديد‬ ‫التاريخ الجدبد لقراءة العداد‬ ‫االستهالك‬ ‫عدد أيام االستهالك‬
Type de Ancien Ancienne date Nouvelle date N. jours de
Nouvel index Consommation
relevè index de lecture de lecture consomation
RELEVEE 22 466 15/03/2019 22 660 15/04/2019 194 32
‫الــكــمـية‬ ‫سـعـر الـوحـدة دون رســـوم‬ ‫الـمبـلغ دون رســوم‬
Quantité Prix unitaire HT Montant HT
Redevances fixes 8,07 ‫مسـتـحقـات ثـابـتـة‬
Consomation électricité ‫اسـتـهـالك الكـهـربـاء‬
Tranche 1 194 KWh 0,8496 164,82 1 ‫الشـطـر‬
Tranche 2 2 ‫الشـطـر‬

Tâches à réaliser
Extraire des informations
1. A quelle période de consommation d’électricité correspond la facture ?
2. Quelle est la valeur de l’énergie électrique consommée dans ce foyer pendant la période mentionnée ?
3. Recopie et complète le tableau suivant :
Appareil Grandeurs Durée de fonctionnement pendant Energie
Nombre
élecrique utilisé nominales de l’appareil la période mentionnée sur la facture consommée en KWh

Lampes 220 V - 100 W 10 70 heures

Réfrigérateur 220 V - 4 KW 1 20 heures

Climatiseur 220 V - 4 KW 1 10 heures

Téliviseur 220 V - 100 W 1 40 heures

Interpréter
4. Compare l’énergie calculée à celle mesurée par le compteur
5. De quoi dépend l’énergie consommée dans un foyer ?
Conclure
6. Rédige une conclusion qui réponds à la question suivante : quelles sont les informations
essentielles dans une facture de consommation, et quels conseils donnerais-tu à ta famille pour ne
pas gaspiller l’énergie électrique ?

Lexique
Consommation mensuelle : ‫اســتــهــالك شــهري‬ Facture : ‫فــاتــورة‬

137
 L’essentiel du Partie 1 • L’électricité

cours
1 L’énergie électrique consommée par un appareil électrique
Les appareils électriques reçoivent de l’énergie électrique, et la transforment en d’autres formes :
énergie thermique, énergie lumineuse…
L’énergie électrique E consommée pendant une durée t par un appareil de puissance nominale
P est donnée par la relation : E = P . t
L’unité de l’énergie électrique dans le système international est le joule (J) sachant que la
puissance est en watt (W) et le temps est en seconde (s).
L’énergie électrique s’exprime aussi en kilowattheures (kWh) lorsque la puissance est exprimée en
kilowatts (kW) et le temps en heures (h).
L’énergie électrique E consommée par un appareil de chauffage, constitué d’un conducteur
ohmique, de résistance R pendant une durée t et traversé par un courant d’intensité I a pour
expression E = R . I2 . t

6 7,5
9
4,5
12
3
V
0,4 12
+ -
Ω 20M 200m V Ω 20M 200m V
2M 2m 2M 2m
200K 20 200K 20

20K 200 20K 200

2K 600 2K 600

200 600
énergie électrique 200 600

200 200

9V 9V
20 20
BAT 1,5V
V BAT 1,5V
V
2m 2m
2m 2m
mA 20m
10A 200m 200m
20m
10A mA mA 20m
10A 200m 200m
20m
10A mA

10A mA B COM VΩ 10A mA B 10A

max
VΩ mA
COM VΩ
COM

ampéremétre voltmétre
énergie thermique

2 L’énergie électrique consommée dans une installation domestique

L’énergie électrique consommée dans une installation électrique pendant une durée donnée est
égale à la somme des énergies consommées par chacun de ses appareils ; elle est mesurée à l’aide
d’un compteur électrique.
Le compteur est menu d’un disque en rotation, de constante C appelée constante
du compteur. À chaque tour correspond une quantité d’énergie consommée.
• L’énergie électrique consommée lorsque le compteur effectue n tours est : E= n . C
• L’énergie consommée représente la différence entre l’indication du compteur au début de
la période de consommation (E1) et l’indication du compteur (E2) à la fin de cette période : E= E2 - E1

énergie électrique consommée

novembre entre le 15 septembre
septembre
et le 15 novembre :
15 1 5 7 1 9 15 1 6 1 8 6 E = 16 186 - 15 719
= 467 kWh
2016 KWh 2016 kWh
E1 E2

138
 Chapitre 3 •

Je m’entraîne
QCM.1 Je vérifie mes connaissances
Pour chaque ligne du tableau, indique la(les) bonne(s) réponse(s)

Énoncés A B C
1. L’unité de l’énergie électrique
Wh W J
dans le S.I est
2. L’énergie électrique s’exprime P
E= E = P.t E = P.I
par la relation t

3. E = R.I .t
2
représente l’énergie
conducteur ohmique générateur dipôle thermique
électrique consommée aux bornes d’un

4. Dans une installation

domestique, l’énergie électrique
consommée par un appareil énergie thermique énergie mécanique énergie lumineuse
de chauffage est transformée
totalement en

QCM.2 Je vérifie mon savoir-faire

Pour chaque ligne du tableau, indique le(s) contenu(s) convenable(s)

Énoncés A B C

5. L’énergie électrique consommée

par un appareil électrique se
mesure par :

6. L’appareil électrique qui ON/OF

CD

consomme le plus d’énergie 1 2 3 4 5

ON/OF

électrique est :
Puissance nominale Puissance nominale Puissances nominale
50 W 1 200 W 2000 W

7. La lampe qui consomme

l’énergie électrique de valeur 100 W 60 W 40 W
100 J est : 1s 1h 1min

Garage Bureau Chambre

139
 Partie 1 • L’électricité

Je m’entraîne

8   Choisir la bonne réponse 1. Calcule l’énergie électrique consommée

Observe le schéma ci-dessous et associe à par chacune des deux lampes lorsqu’elles
chaque numéro la phrase de légende qui fonctionnent pendant une durée t= 60 heures.
convient. 2. Quelle quantité d’énergie économise–t–on
1. La relation qui permet de calculer l’énergie lorsqu’on remplace une lampe à incandescence
électrique est : par une lampe fluocompacte.
P
a. E = t c. E = P # t 3. Une habitation a été équipée de 10 lampes
t à incandescence remplacées par des lampes
b. E = P + t d. E = P fluocompactes.
2. L’énergie électrique consommée par un a. Calcule le gain en énergie électrique sur une
appareil de chauffage a pour expression : période de 30 jours, sachant que chaque lampe
a. E = R # I # t c. E = P # U # I
2

fonctionne pendant 150 minutes chaque jour.

b. E = U # I d. E = P # I # t
2
b. Calcule le gain en argent sur la même
période sachant que le prix moyen de 1 kWh
9   Texte à compléter
est de 0,80 DH.
a. L’unité de l’énergie électrique dans le
système international est le ..................... . 11   Une installation électrique
b. L’énergie électrique s’exprime aussi en ..... . Le document ci-dessous représente le schéma
c. L’énergie électrique E consommée pendant d’une installation électrique :
une durée t par un appareil de puissance
Disjoncteur
nominale P est donnée par la relation :......... .
d. L’énergie électrique E, consommée par un 1
0

appareil de résistance R pendant une durée t 32 A 20 A 10 A

220 V
et traversé par un courant d’intensité I, a pour
10 A
expression :..................................... .
e. L’énergie électrique consommée dans une
installation est mesurée par un ....................... .
4,8 KW 1200 W 3,5 KW 100 W
10   Energie consommée par une lampe
Le progrès technologique a permis la
1. Que signifient les valeurs 10 A, 32 A, 20 A
fabrication des lampes à faible consommation
et 10 A ?
comme les lampes fluocompactes.
2. Quelle est la valeur de la tension aux bornes
Une lampe fluocompacte de puissance
de chaque appareil ?
nominale 15 W produit le même éclairage
3.Calcule l’intensité efficace du courant qui
qu’une lampe à incandescence de puissance
traverse chaque appareil.
100 W.
4. Les fusibles choisis permettent–ils de
protéger les appareils au cours de leur
fonctionnement ? Dans le cas où un fusible est
mal choisi, propose une solution.
5. Une fois que tous les fusibles sont bien
choisis, l’ensemble des appareils fonctionne
pendant 45 minutes. Calcule l’énergie mesurée
par le compteur pendant cette durée.
6. Le compteur a une constante C = 2Wh/tour.
Lampe lampe Calcule le nombre de tours effectués par le
incandescente fluorescente
disque du compteur.

140
 Chapitre 3 •

J’approfondis
Exercice résolu
12 Lampe à basse consommation

Énoncé
Le lustre de la chambre de Hamza possède deux lampes à incandescence. Il décide
de les remplacer par deux lampes économiques qui donnent le même éclairage.
Sur l’emballage d’une de ces lampes, Hamza trouve les informations suivantes :

Energ iyea

E 27 220-240V 50/60 Hz A A
B
C
D

E
F
G

600 Lumen
11 Watt
6 000 h

1. Indique les caractéristiques nominales de la lampe économique.

2. Compare la puissance nominale de la lampe économique avec celle d’une
ancienne lampe du lustre.
3. Calcule l’énergie consommée par le lustre de Hamza en une heure en Wh et en J
a. avec des lampes économiques.
b. avec des lampes à incandescence.
4. Calcule l’économie d’énergie réalisée par Hamza.

Solution Commentaires
1. Les caractéristiques nominales de la lampe à incandescence
2. la lampe économique est équivalente
sont : à 6 lampes à incandescence. la
- La puissance nominale : 11 W puissance de la lampe à incandescence
est de l’ordre de 66 W.
- La tension nominale : 230 V
2. La puissance de la lampe économique est inférieure à
3. la puissance électrique se calcule en
celle de la lampe à incandescence
appliquant la relation suivante :
3. a
 . E= 22 Wh = 79,2.103 J E= P . t
b. E= 132 Wh=475,2.103 J P est la puissance totale reçue par les
deux lampes : P=P1+P2.
4. Hamza va économiser 110 Wh .

13   Calculer une énergie consommée nécessaire pour obtenir

Une bouilloire électrique a une puissance de 1 litre d’eau chaude.
2200 W. Pour obtenir 1 litre d’eau chaude, la 4. Convertis cette
bouilloire doit fonctionner pendant 3 minutes. énergie en joule.
1. Rappelle la relation permettant de calculer 5. Quel est le coût
l’énergie électrique consommée par un appareil. de l’utilisation de la
2. Convertis la puissance de la bouilloire en bouilloire sachant que
kilowatt. le kilowattheure est
3. Calcule, en kWh, l’énergie électrique facturé à 3 Dh ?

141
 Partie 1 • L’électricité

J’approfondis

14   Une installation domestique

Il s’agit de déterminer, à l’aide des données du
tableau ci-dessous, l’énergie consommée par
les différents appareils électriques pendant
une journée.
Puissance Energie électrique
Appareil Durée
de l’appareil consommée

Réfrigérateur 200 W 4h

Lampes 500 W 2h
1. Calcule, en secondes, la durée de
Chauffe-eau 2 500 W 1h
fonctionnement de la lampe.
2. Déduis l’énergie électrique, en joule, utilisée
Ordinateur 100 W 2h
par la lampe pendant cette durée.
Téléviseur 150 W 3h 3. Convertis cette énergie en wattheure.
4. Sachant que le compteur électrique
Lave-vaisselle 2 500 W 1h indique C = 2 Wh/tr, déduis le nombre de
tours effectués par le disque du compteur
1. Complète la dernière colonne du tableau. électrique, si la lampe est le seul appareil
2. déduis l’énergie totale consommée électrique branché.
par l’installation lorsque tous les appareils
fonctionnent simultanément pendant une 17   L’énergie se consomme-le disque tourne
journée. Dans une teinturerie, un fer à repasser est
3. Sachant que le prix de l’unité est de 3 Dh , constitué d’une résistance R = 40 Ω fonctionnant
quelle est le montant de la facture mensuelle ? 4h 30min par jour sous une tension efficace
U = 220 V.
15   Énergie totale
Une guirlande électrique est constituée de 100
petites lampes. Chacune des lampes a une
puissance nominale de 0,32 W. Ces lampes
sont branchées en série.
1. Calcule l’énergie consommée par une
seule lampe de la guirlande quand on l’utilise
pendant 6 heures.
2. Déduis-en l’énergie consommée par les 100
lampes de la guirlande pendant 6 heures.
3. Quelle est la puissance totale reçue par la Compteur d’énergie
électrique
guirlande ? On admettra que les puissances
des lampes s’ajoutent.
1. Calcule l’énergie consommée par le fer à
3. Déduis l’énergie totale consommée par la
repasser pendant 1 mois (30 jours).
guirlande quand on l’utilise pendant 6 heures.
2. L’installation électrique de la teinturerie est
16   Consommation d’énergie équipée d’un compteur de constante C=4 Wh/
Une lampe de bureau de puissance 50 W reste tour. Calcule le nombre de tours effectués
allumée pendant 18 minutes. par le disque du compteur correspondant au
fonctionnement du fer à repasser pendant un
mois.

142
 Fiche de Chapitre 3 •

remédiation  Objectif : Remédier à la difficulté

de discrimination entre puissance
nominale et puissance consommée.

Activité de remédiation aux difficultés

1 Description de l’activité de remédiation 2 Tâches à réaliser par l’élève

Guirlande électrique 1. Fatima constate que la guirlande
Fatima a acheté une guirlande électrique dont la notice s’éteint si elle débranche une
figure ci-dessous
lampe. Comment les lampes sont-
- Guirlande de type 33 lampes. elles branchées ?
- Puissance nominale d’une
2. Peut-elle brancher cette
lampe : 0,85 Watt au maximum.
guirlande aux bornes d’une prise
- Puissance maximale : 30 Watts.
- Tension nominale d’une lampe : du secteur ? Justifie ta réponse
7Volts. en utilisant la loi d’additivité des
- Tension d’alimentation : 230 Volts. tensions.
- Fréquence nominale : 50Hz 3. Vérifie que la puissance totale
consommée par la guirlande est
bien celle indiquée sur la notice.

Activité d’auto-évaluation

1 Situation-d’auto-évaluation 2 Tâches à réaliser par l’élève

1. Construis la courbe P = f ^ U h .
Physique et mathématiques A
en utilisant l’échelle suivante :
Á l’aide du montage ci-contre, on +
• 1 cm pour 1 V en abscisse
6V
V

fait varier le tension U aux bornes _ 0,35 A

• 1cm pour 0,5 W en ordonnée.
d’une lampe.
2. Sous quelle tension la lampe
Pour chaque valeur de U , on relève la valeur de l’intensité I du consomme-t-elle une puissance
courant. On obtient les résultats suivants : égale à la moitié de sa puissance
U(V) 0,25 0,5 1 1,5 2 3 nominale ?
3. La lampe peut-elle consommer
I(mA) 70 100 135 165 190 240
sans danger une puissance double
de sa puissance nominale ? Justifie
U(V) 4 5 6 7 8
ta réponse.
I(mA) 290 320 350 380 400

Eléments d’auto-évaluation

Critères indicateurs

1. Capacité de tracer un graphe Traçage de graphe

2. Capacité d’analyser un résultat P

expérimental Pour que : P^ Consommée h = 2n , la tension doit être égale à : 4,5 V

3. Capacité d’exploiter un résul- Non, car, si : P^ consommée h = 2 # Pn La lampe doit être branchée sous
tat expérimental. une tension >8V et un courant >500mA. La lampe risque d’être grillée.

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