L’essentiel à retenir : cet article rassemble des exercices fondamentaux du programme de physique-chimie de 4ème, traitant de la matière, de l’électricité, des mouvements et des signaux. L’application de ces notions permet de maîtriser des principes essentiels comme la distinction entre poids et masse ou la loi d’Ohm. Il est notamment rappelé que la lumière parcourt 300 000 km/s dans le vide.
La réussite d’un exercice physique chimie 4eme repose sur la capacité à mobiliser des notions théoriques précises face à des situations concrètes, une compétence qui exige une méthodologie rigoureuse. Cette page présente une analyse technique des thèmes centraux du programme, incluant la composition de l’air, les lois des circuits électriques et la caractérisation des mouvements. L’examen des protocoles de résolution et des rappels de cours assure la validation des acquis fondamentaux, de la conservation de la masse à l’application de la loi d’Ohm.
- Exercices sur l’organisation et les transformations de la matière
- Exercices sur les mouvements et les interactions
- Exercices sur les circuits électriques
- Exercices sur les ondes et les signaux
Exercices sur l’organisation et les transformations de la matière
Identifier la composition de la matière
Classez les éléments suivants en atomes ou molécules : O, H2O, C, CO2. Ici, O et C désignent des atomes identifiés par leurs symboles atomiques, tandis que H2O et CO2 sont des molécules définies par leurs formules chimiques.
Citez les deux gaz principaux composant l’atmosphère et leur proportion approximative. L’air est un mélange dominé par le diazote et le dioxygène. Le programme de physique-chimie détaille ces notions essentielles pour comprendre notre environnement.
Voici les proportions standards des constituants atmosphériques à retenir :
- Principaux constituants de l’air : Diazote (environ 78%)
- Dioxygène (environ 21%)
- Autres gaz (argon, dioxyde de carbone, etc. pour environ 1%)
Maîtriser les transformations chimiques et la combustion
Analysez la combustion du carbone en identifiant les acteurs chimiques. Les réactifs consommés sont le carbone et le dioxygène, générant le produit dioxyde de carbone. L’équation s’écrit simplement : C + O2 → CO2.
La conservation de la masse permet de prédire les quantités de matière formées. Si 12g de carbone réagissent avec 32g de dioxygène, quelle masse de dioxyde de carbone est produite ? La réponse est exactement 44g.
Antoine Lavoisier a établi une loi immuable concernant la stabilité de la matière lors des réactions.
Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. Ce principe illustre la conservation des atomes et de la masse lors d’une réaction chimique.
Exercices sur les mouvements et les interactions
Calculer une vitesse et décrire une trajectoire
Voici un exercice physique chimie 4eme classique : une voiture parcourt 180 km en 2 heures. Calculez sa vitesse moyenne en km/h. Utilisez la formule v = d / t. Divisez ensuite par 3,6 pour obtenir des m/s.
Observez les points successifs sur un schéma pour qualifier le mouvement. La trajectoire est-elle rectiligne ou circulaire ? Si les distances augmentent entre chaque point, la vitesse est alors accélérée.
Maîtriser ces calculs est central dans le programme scolaire. C’est la base de la mécanique.
Différencier le poids et la masse
Un astronaute a-t-il la même masse sur la Terre et sur la Lune ? Non, son poids change selon l’astre. En revanche, sa masse reste strictement identique partout dans l’univers.
La masse s’exprime toujours en kilogramme (kg). Le poids se mesure quant à lui en newton (N).
Pour ne plus confondre ces deux notions, analysez ce tableau comparatif. Il synthétise les propriétés physiques distinctes de chaque grandeur. Vous constaterez que l’instrument de mesure et l’unité diffèrent radicalement. C’est un point clé pour réussir vos exercices sur la gravitation.
| Caractéristique | Masse | Poids |
|---|---|---|
| Définition | Quantité de matière | Force d’attraction gravitationnelle |
| Unité de mesure | Kilogramme (kg) | Newton (N) |
| Instrument de mesure | Balance | Dynamomètre |
| Variation | Ne change pas selon le lieu | Change selon le lieu (astre) |
Exercices sur les circuits électriques
Pour ce type d’exercice physique chimie 4eme, visualisez un circuit en série comprenant un générateur de 6 V et deux lampes. Si la première affiche 2 V, la loi d’additivité des tensions indique que la seconde reçoit 4 V.
Pour un montage en dérivation alimenté en 12 V, la loi d’unicité impose cette même valeur aux bornes de chaque dipôle. Le voltmètre confirmera cette égalité, alors que l’ampèremètre relèvera des intensités qui s’additionnent.
- Lois des circuits : En série, les tensions s’ajoutent et l’intensité est unique. En dérivation, la tension est unique et les intensités s’ajoutent.
Appliquer les lois de la tension et de l’intensité
Utiliser la loi d’Ohm
La loi d’Ohm, formulée U = R x I, lie les grandeurs électriques. Résolvez ce cas simple : une résistance de 100 Ω est traversée par un courant de 0,05 A. Le calcul de la tension aux bornes donne 5 V.
Variez l’approche en calculant la résistance (R = U / I) ou l’intensité (I = U / R). La rigueur impose de respecter les unités : volts (V), ohms (Ω) et ampères (A) pour obtenir un résultat juste.
Maîtriser la puissance électrique (P = U x I) permet aussi d’anticiper les dangers de l’électricité. Ces notions de sécurité constituent un axe majeur du programme de Cycle 4.
Exercices sur les ondes et les signaux
Comprendre la propagation du son et de la lumière
Pourquoi l’espace reste-t-il totalement silencieux ? Le son a besoin d’un milieu matériel pour vibrer, tandis que la lumière traverse le vide. C’est un piège classique en exercice physique chimie 4eme.
Observez un orage : l’éclair surgit bien avant le fracas du tonnerre. Ce décalage trahit une réalité physique : la lumière distance largement le son. La vitesse de propagation diffère radicalement selon l’onde.
Pour maîtriser ce chapitre, intégrez cette définition :
La transmission d’un signal par une onde se fait avec un transport d’énergie mais sans transport de matière, un concept fondamental pour comprendre la communication à distance.
Calculer des distances avec la vitesse de la lumière
L’année-lumière mesure une distance, pas du temps. Avec une lumière filant à 300 000 km/s dans le vide, les échelles deviennent astronomiques. Voici un défi : calculez la distance exacte en kilomètres d’une étoile située à 4 années-lumière.
Pour résoudre ce problème, appliquez la formule d = v x t. Ignorer les conversions mène souvent à l’échec.
- Convertir la durée (t) en secondes.
- Utiliser la vitesse de la lumière (v) en km/s.
- Calculer la distance (d) avec la formule d = v x t.
La maîtrise du programme de physique-chimie de quatrième repose sur la compréhension de la structure de la matière, des interactions mécaniques, des lois électriques et des signaux. Ces exercices permettent d’assimiler les notions fondamentales telles que la combustion, la loi d’Ohm ou la propagation de la lumière, consolidant ainsi les acquis nécessaires pour la fin du cycle 4.
FAQ
Comment différencier atomes et molécules et quelle est la composition de l’air ?
La distinction fondamentale réside dans la structure : un atome est une entité élémentaire représentée par un symbole (ex : C pour le carbone), tandis qu’une molécule est un assemblage d’atomes représenté par une formule chimique (ex : H2O pour l’eau). Concernant l’air, il s’agit d’un mélange de gaz composé majoritairement de diazote (environ 78 %) et de dioxygène (environ 21 %), ce dernier étant indispensable aux combustions et à la respiration.
Quels principes régissent la combustion du carbone et la conservation de la masse ?
La combustion du carbone est une transformation chimique où le carbone (combustible) réagit avec le dioxygène (comburant) pour former du dioxyde de carbone, selon l’équation C + O2 → CO2. Cette réaction obéit à la loi de conservation de la masse énoncée par Lavoisier : la masse totale des réactifs disparus est égale à la masse totale des produits formés, car les atomes se réarrangent sans disparaître.
Comment calculer une vitesse et distinguer le poids de la masse ?
La vitesse moyenne d’un objet se détermine par la relation v = d / t, où « d » est la distance parcourue et « t » la durée du parcours. Il est essentiel de ne pas confondre la masse, qui est une quantité de matière invariable exprimée en kilogrammes (kg), avec le poids, qui est la force d’attraction gravitationnelle exercée sur un objet, exprimée en newtons (N) et variant selon l’astre.
Quelles lois appliquer pour les tensions électriques et la loi d’Ohm ?
Dans un circuit en série, la loi d’additivité s’applique : la tension du générateur est égale à la somme des tensions des récepteurs. En dérivation, la loi d’unicité prévaut : la tension est la même aux bornes des dipôles branchés en parallèle. La loi d’Ohm, quant à elle, lie la tension (U), l’intensité (I) et la résistance (R) par la formule U = R x I.
Comment utiliser la vitesse de la lumière pour calculer des distances ?
La lumière se propage dans le vide à une vitesse d’environ 300 000 km/s. Pour calculer une distance astronomique, on utilise la formule d = v x t. L’année-lumière correspond à la distance parcourue par la lumière en une année. Contrairement au son, qui nécessite un milieu matériel, la lumière peut voyager dans le vide, ce qui explique pourquoi on voit l’éclair avant d’entendre le tonnerre.
