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REPUBLIQUE TUNISIENNE MINISTERE DE L’EDUCATION Physique 4ème année de l’enseign

REPUBLIQUE TUNISIENNE MINISTERE DE L’EDUCATION Physique 4ème année de l’enseignement secondaire Mathématiques Abdelhamid BAATOUT Centre National Pédagogique Sous la direction de : Les évaluateurs Abdelhamid BAATOUT Inspecteur général de l'éducation Taoufik BACCARI Professeur principal Mohamed Arbi BEN DAAMAR Inspecteur des collèges et des lycées Abdelaziz DHAOUADI Professeur principal Abdessattar HRICHI Inspecteur des collèges et des lycées Mouldi TAALOUCHE Inspecteur des collèges et des lycées Mohamed OMMEZZINE Professeur universitaire M'hammed EL GHADHAB Inspecteur des collèges et des lycées Ardhaoui KOUAS Inspecteur des collèges et des lycées Les auteurs © Tous droits réservés au Centre National Pédagogique. 3 AVANT PROPOS Cet ouvrage de physique est conforme au programme officiel 4e Sciences expérimentales et publié en septembre 2009. Avec un découpage en onze chapitres développant les trois thèmes du programme (Evolution de systèmes - Ondes - Physique atomique et nucléaire), ce manuel a été conçu pour être élaboré avec une approche centrée sur l’élève afin que celui-ci s’y retrouve et puis- se en tirer le maximum de profit dans sa préparation à l’examen de baccalauréat, à côté de ce qu’il réalise avec ses pairs et son professeur en classe. Effectivement, les différents contenus sont construits dans l’esprit de permettre à l’élève une exploitation optimale du livre, que ce soit avant la classe pour essayer de faire tout seul son cours ou après dans le but de consolider ses acquis. Dans cette perspective, les onze chapitres du livre sont présentés avec une logique visant la stimulation de la motivation de l’élève et facilitant son implication dans le développement de leur contenu scientifique. Avec les objectifs fixés et le prérequis précisé en début de chapitre, des questionnements tirés du vécu quotidien sont cités pour donner du sens à l’étude proposée. Après position du problème, un ensemble d’activités proposées le plus souvent sous forme d’une manipulation réalisable dans une séance de classe (cours ou travaux pratiques) est suivi de questions posées sur les observations et les constatations indiquées, sur les mesu- res faites, voire sur leur exploitation graphique ou analytique afin d’entraîner l’apprenant à la pratique de la démarche scientifique expérimentale. Outre les conclusions, les analyses et les interprétations théoriques développées par les auteurs viennent par la suite pour rassurer l’apprenant et l’aider à s’autoévaluer. Les connaissances fondamentales construites par le traitement du chapitre sont reformulées dans une rubrique intitulée “L’Essentiel” et insérée à la fin du cours. Un ensemble de questions de contrôle rapide des acquis, d’exercices d’application et de syn- thèse dont les réponses figurent en fin d’ouvrage est précédé d’un exercice entièrement résolu, présenté comme un autre support d’aide à l’autoévaluation. En fin de chapitre, sont proposées une fiche technique comme complément facilitateur de l’é- tude ou une rubrique intitulée “En savoir plus” dont le contenu est un sujet de lecture qui peut servir à un certain approfondissement des connaissances du lecteur et à l’éclairer davantage sur leur importance dans la compréhension du monde physique moderne. Enfin, nous espérons que cet ouvrage aura le mérite, comme nous avons souhaité lors de sa rédaction, d’être un support clair, pratique et attrayant pour son premier public que sont les élèves de terminale et tous ceux qui penseront à y recourir. Les auteurs 4 SOMMAIRE ÉVOLUTION DE SYSTÈMES 43 Même les gros transforma- teurs utilisent des bobines Pourquoi, les transformateurs ne peuvent pas être utilisés en courant continu ? Comment fonctionnent les ralentisseurs électromagnétiques des véhicules “poids lourds” ? LA BOBINE LE DIPÔLE RL 2 2 11 LE CONDENSATEUR LE DIPÔLE RC Le condensateur est un composant électrique connu comme un réservoir d'énergie. De quelle forme d'énergie s'agit-il et qu'est-ce qui confère au condensateur cette propriété ? Quel est le principe de fonctionnement du flash d'un appareil photo ? L’éclair lumineux de très forte intensité d’une lampe flasch d’un appareil photo se produit grâce à un condensateur. 1 1 79 Le quartz impose sa fréquence propre aux oscillations; une montre électronique y gagne en précision Que désigne-t-on par les expressions “oscillations électriques”, “ oscillateur électrique”, “circuit oscillant”...? Est-ce que le courant alternatif est un phénomène oscillatoire ? OSCILLATIONS ÉLECTRIQUES LIBRES 3 3 163 - Pourquoi ces formes particulières des instruments de musique comme le violon, le violoncelle, le contre basse, la clarinette … ? - Dans certaines voitures, on entend parfois des bruits inconfortables de la carrosserie. A quoi sont - ils dus et pourquoi à des vitesses bien détermi- nées et non pas à d'autres ? - Pourquoi a - t - on interdit à un régiment de soldats de traverser un pont (même non suspendu) au pas cadencé ? OSCILLATIONS FORCÉES D’UN PENDULE ÉLASTIQUE EN RÉGIME SINUSOÏDAL 6 6 Les marées sont des oscillations périodiques. À quoi sont-elles dues et en quoi diffèrent-elles des tsunamis? Clarinettes “graves” offrant une musique très impressionnante Le violoniste fait vibrer les cordes de son instru- ment en les frottant avec l’archet pour produire un son avec des notes plus ou moins hautes. 111 La guitare électrique est munie d'une cais- se creuse à laquelle sont adjoints des microphones électromagnétiques. Grâce à la résonance électrique, le son amplifié prime sur la résonance naturelle de la caisse. En quoi consiste la recherche manuelle ou automatique d’une chaîne radio ou d’un canal de télévision? Que veut-on dire par “résonance électrique” dont les applications sont trés nombreuses ? OSCILLATIONS ÉLECTRIQUES FORCÉES EN RÉGIME SINUSOÏDAL 4 4 139 En évitant le balancement des anneaux, le gymnaste démontre tant sa force que son équilibre. Les geysers, le coeur humain et le balancier d’une horloge sont, entre beaucoup d’autres exemples, des systèmes oscillants. Pourquoi ? Quelle est l’origine du ronflement continu que l’on entend souvent à proximité de fils électriques ou téléphoniques aériens ? A quoi est due la catastrophe naturelle connue sous le nom de tsunami ? OSCILLATIONS LIBRES D’UN PENDULE ÉLASTIQUE 5 5 Avec son amortissur à ressort, le VTT (Vélo Tout Terrain) TS (Tout Suspendu) donne au cycliste un confort d’utilisa- tion supérieur dans une compétition de descente d’une montagne. 11 43 79 111 139 163 ONDES 5 PHYSIQUE ATOMIQUE ET NUCLÉAIRE 219 Qu’est-ce qui fait que le son puisse contourner les corps de dimensions habituelles ? Comment une chauve-souris peut-elle détecter un papillon nocturne dans l’obscurité totale ? Comment un papillon nocturne peut-il neutraliser le sys- tème de détection d’une chauve-souris ? 8 8 Les rayons solaires donnent, à travers les branches d’arbres, une lumière diffusée dans toutes les directions. NATURE ONDULATOIRE DE LA LUMIÈRE 249 SPECTRE ATOMIQUE L’analyse de la lumière émise par un objet quelconque peut-elle nous renseigner sur sa composition chimique, sa température ou sa vitesse s’il est en mouvement ? Comment peut-on identifier un élément chimique à partir de l’analyse de son spectre lumineux ? On dit que le spectre d’émission d’un atome constitue sa «carte d’identité». Pourquoi ? 9 9 L’analyse de la lumière émise par les corps célestes est un moyen d’investigation précieux en astrophysique. Les couleurs de cette image de la nébuleuse du crabe révèlent sa nature physique. 273 LE NOYAU ATOMIQUE Que signifie la formule emblématique (E=mc2) citée couramment pour évoquer Einsteïn ? Qu’est-ce qui rend certains noyaux atomiques naturels plus ou moins stables que d’autres ? Qu’est-ce qui fait de l’uranium un élément chimique précieux dans le domaine du nucléaire ? 10 10 Le cyclotron est un exemple d’accélérateur de particules utilisé au laboratoire pour le développement des recherches sur le noyau atomique. 287 REACTIONS NUCLÉAIRES Quel est le principe de datation des éruptions volcaniques ainsi que des momies pharaoniques ? En quoi diffère la centrale d’électricité thermonucléaire de la cen- trale thermique classique ? Qu’est- ce qu’un réacteur nucléaire ? En quoi consistait l’accident survenu le 26 avril 1986 dans la cen- trale thermonucléaire de la ville de Tchernobyl en Ukraine ? En quoi consiste la gravité de cet accident et quelles sont ses consé- quences néfastes pour le considérer jusqu’à maintenant comme étant la plus grande catastrophe du nucléaire civil ? 11 11 En même temps que le "nucléaire" est utilisé à des fins pacifiques, comme pour produire de l’électricité ou pour faire de l’imagerie médicale, il peut avoir des effets catastrophiques pour la nature et l’humanité. 219 249 273 287 185 ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES Les vagues constituent un exemple de propagation d’ondes dans un milieu élastique. D’où provient l’énergie des vagues ? Le déferlement des vagues correspond-il à un déplace- ment de matière ou d’énergie ? Nos oreilles perçoivent des sons. Qu'est-ce qui fait qu'ils nous parviennent et pourquoi les sons émis et ceux qu'on perçoit sont les mêmes ? 7 7 185 6 STRUCTURE DU LIVRE Présentation d’un thème du livre Présentation d’un chapitre du thème Intitulé du thème à étudier Photographies illus- trant le thème Chapitres consti- tuant le thème Connaissances procédurales (capacités d’utiliser des connaissances déclarati- ves dans des situations particulières du domaine théorique et du domaine expé- rimental) 1 Sous chaque touche de certains claviers se uploads/Litterature/ livre-physique-bac-math-pdf.pdf