Physique-Chimie 3° : L'essentiel pour le Brevet

Définition de la vitesse : La vitesse représente le rapport entre la distance parcourue et la durée du parcours.
Formule fondamentale :
- $v = \frac{d}{t}$
Composantes de la formule :
- $v$ : vitesse de l'objet, exprimée en mètres par seconde (\text{m-s}^{-1} ou \text{m/s}) ou en kilomètres par heure (\text{km-h}^{-1} ou \text{km/h}).
- $d$ : distance parcourue, exprimée en mètres (\text{m}) ou en kilomètres (\text{km}).
- $t$ : durée de déplacement, exprimée en secondes (\text{s}) ou en heures (\text{h}).
Conversions d'unités indispensables :
- Pour passer des \text{m/s} aux \text{km/h} : $1\,\text{m-s}^{-1} = 3,6\,\text{km-h}^{-1}$ .
- Pour passer des \text{km/h} aux \text{m/s} : $1\,\text{km-h}^{-1} \approx 0,28\,\text{m-s}^{-1}$ .
Caractérisation du mouvement par la trajectoire :
- Trajectoire rectiligne : Le mouvement s'effectue selon une ligne droite.
- Trajectoire circulaire : Le mouvement décrit un cercle ou un arc de cercle autour d'un centre.
- Trajectoire curviligne : Le mouvement suit une courbe quelconque.
Évolution de la vitesse au cours du temps :
- Mouvement uniforme : La vitesse $v$ est constante.
- Mouvement accéléré : La vitesse $v$ augmente.
- Mouvement décéléré : La vitesse $v$ diminue.
Relation de proportionnalité inverse : À retenir : pour parcourir une distance donnée, plus la vitesse est grande, plus le temps nécessaire est petit.

La force de pesanteur (Le Poids) :
- Formule de calcul : $P = m \times g$
- Unités :
- $P$ : poids de l'objet, exprimé en Newtons ( $N$ ).
- $m$ : masse de l'objet, exprimée en kilogrammes ( $kg$ ).
- $g$ : intensité de la pesanteur, environ égale à $9,8\,N\text{-kg}^{-1}$ sur Terre.
La pression :
- Définition et formule : La pression résulte de l'application d'une force sur une surface donnée.
- Formule : $p = \frac{F}{S}$
- Unités :
- $p$ : pression exercée, exprimée en Pascals ( $Pa$ ).
- $F$ : force pressante, exprimée en Newtons ( $N$ ).
- $S$ : surface de contact, exprimée en mètres carrés ( $m^2$ ).
Unités de pression et correspondances :
- $1\,Pa = 1\,N\text{-m}^{-2}$
- $1\,hPa = 100\,Pa$
- $1\,kPa = 1000\,Pa$
- $1\,bar = 10^5\,Pa$
Relation entre force, surface et pression : À retenir : la pression augmente si la force appliquée devient plus grande ou si la surface de contact devient plus petite.

Énergie cinétique :
- Elle est liée au mouvement de l'objet.
- Formule : $E_c = \frac{1}{2} \times m \times v^2$
- Unités : $E_c$ en Joules ( $J$ ), $m$ en $kg$ , $v$ en \text{m-s}^{-1}.
Énergie potentielle de pesanteur :
- Elle est liée à l'altitude de l'objet.
- Formule : $E_p = m \times g \times h$
- Unités : $E_p$ en Joules ( $J$ ), $m$ en $kg$ , $g = 9,8\,N\text{-kg}^{-1}$ , $h$ (hauteur) en mètres ( $m$ ).
Loi de conservation de l'énergie : L'énergie ne se crée pas et ne se perd pas, elle se transforme d'une forme à une autre.
Exemples de transformations d'énergie :
- Balle qui tombe : L'énergie potentielle ( $E_p$ ) diminue tandis que l'énergie cinétique ( $E_c$ ) augmente.
- Lampe : L'énergie électrique est convertie en énergie lumineuse et en énergie thermique (chaleur).
- Voiture : L'énergie chimique (carburant) est convertie en énergie cinétique (mouvement) et en énergie thermique.

Loi d'Ohm :
- Relie la tension à l'intensité pour un conducteur ohmique.
- Formule : $U = R \times I$
- Unités : $U$ en Volts ( $V$ ), $R$ en Ohms ( $\Omega$ ), $I$ en Ampères ( $A$ ).
Puissance électrique :
- Formule : $P = U \times I$
- Unités : $P$ en Watts ( $W$ ), $U$ en $V$ , $I$ en $A$ .
Énergie électrique :
- Formule : $E = P \times t$
- Unités : $E$ en Joules ( $J$ ) ou en Watt-heures ( $Wh$ ), $P$ en $W$ , $t$ en $s$ ou en $h$ .
Conversions d'énergie :
- $1\,Wh = 3600\,J$
- $1\,kWh = 1000\,Wh$
Propriétés des circuits électriques :
- Circuit en série : L'intensité du courant est la même en tout point du circuit ( $I_1 = I_2 = I_3$ ).
- Circuit en dérivation (parallèle) : La tension est identique aux bornes de chaque branche ( $U_1 = U_2$ ), tandis que les intensités peuvent être différentes.

Lentille mince convergente :
- Relation de conjugaison : $\frac{1}{f'} = \frac{1}{OA'} - \frac{1}{OA}$
- Grandissement (\gamma) :
- $\gamma = \frac{A'B'}{AB} = \frac{OA'}{OA}$
- $A'B'$ : taille de l'image.
- $AB$ : taille de l'objet.
- $OA$ : distance objet-lentille.
- $OA'$ : distance image-lentille.
Construction d'image : Trois rayons caractéristiques :
- Le rayon entrant parallèle à l'axe optique ressort en passant par le foyer image $F'$ .
- Le rayon passant par le centre optique $O$ n'est pas dévié.
- Le rayon passant par le foyer objet $F$ ressort parallèle à l'axe optique.
Interprétation du grandissement :
- Si \gamma > 0 : l'image est droite.
- Si \gamma < 0 : l'image est renversée.
Type d'image :
- Image réelle : Se forme sur un écran.
- Image virtuelle : Ne peut pas être projetée sur un écran.

Vitesse du son :
- Formule : $v = \frac{d}{t}$
- Dans l'air à $20\,^\circ C$ , la vitesse du son est d'environ $340\,\text{m-s}^{-1}$ .
Niveau d'intensité sonore :
- Formule : $L = 10 \times \log_{10}\left(\frac{I}{I_0}\right)$
- Unités : $L$ est le niveau sonore en décibels ( $dB$ ).
- $I$ : intensité sonore de la source (\text{W-m}^{-2}).
- $I_0$ : intensité de référence correspondant au seuil d'audibilité, soit $1,0 \times 10^{-12}\,\text{W-m}^{-2}$ .
Échelle des ordres de grandeur sonore :
- $0\,dB$ : Seuil d'audibilité.
- $60\,dB$ : Conversation normale.
- $90\,dB$ : Tondeuse à gazon.
- $120\,dB$ : Avion au décollage (seuil de douleur).

Célérité de la lumière dans le vide : $c \approx 3,00 \times 10^8\,\text{m-s}^{-1}$ .
Intensité de la pesanteur (Terre) : $g = 9,8\,N\text{-kg}^{-1}$ .
Vitesse du son dans l'air ( $20\,^\circ C$ ) : $v \approx 340\,\text{m-s}^{-1}$ .
Charge électrique élémentaire : $e = 1,60 \times 10^{-19}\,C$ .
Conversion de température absolue : $T(K) = t(^∘C) + 273,15$ .

Maîtrise des outils : Il est impératif de connaître par cœur les formules et les unités associées.
Vérification : Toujours vérifier la cohérence des unités avant d'effectuer un calcul numérique.
Visualisation : Ne pas hésiter à faire un schéma pour clarifier une situation de physique ou de chimie.
Rigueur : Soigner la rédaction des raisonnements et la présentation des réponses finales.
Entraînement : Pratiquer régulièrement avec les sujets des annales du brevet.