⚗️ Cours de Physique-Chimie

Programme complet de Première - Mécanique, Chimie & Électricité

🚗 Mécanique

Cinématique - Mouvement Rectiligne

Position : La position d'un mobile sur un axe est repérée par son abscisse x(t).

Vitesse : v = dx/dt (dérivée de la position)
Accélération : a = dv/dt (dérivée de la vitesse)

Mouvement rectiligne uniforme (MRU) :

• Vitesse constante : v = constante
• Position : x(t) = x₀ + v·t
• Accélération : a = 0

Mouvement rectiligne uniformément varié (MRUV) :

• Accélération constante : a = constante
• Vitesse : v(t) = v₀ + a·t
• Position : x(t) = x₀ + v₀·t + ½·a·t²

🧮 Calculateur MRUV

Calculez la position finale d'un mobile :

Position initiale (m) : Vitesse initiale (m/s) : Accélération (m/s²) : Temps (s) :

Forces et Lois de Newton

Première loi (Principe d'inertie) :

Un objet au repos reste au repos, un objet en mouvement rectiligne uniforme continue son mouvement, sauf si des forces extérieures agissent sur lui.

Deuxième loi (Principe fondamental) :

ΣF⃗ = m·a⃗

Troisième loi (Action-Réaction) :

Si un corps A exerce une force F⃗ₐ→ᵦ sur un corps B, alors B exerce sur A une force F⃗ᵦ→ₐ = -F⃗ₐ→ᵦ

🔬 Expérience : Chute libre

Objectif : Vérifier les lois de la chute libre

Matériel : Balle, chronomètre, règle graduée

Protocole :

  1. Lâcher la balle d'une hauteur h
  2. Mesurer le temps de chute t
  3. Calculer g = 2h/t²
  4. Répéter pour différentes hauteurs

Résultat attendu : g ≈ 9,8 m/s²

🎯 Quiz Rapide - Mécanique

Un objet tombe d'une hauteur de 20 m. Quelle est sa vitesse juste avant l'impact ? (g = 10 m/s²)

⚡ Électricité

Courant et Tension

Intensité du courant : Quantité de charges qui traverse une section par unité de temps.

I = Q/t (en Ampères)

Tension électrique : Différence de potentiel entre deux points.

U = W/Q (en Volts)

Résistance électrique : Opposition au passage du courant.

R = U/I (Loi d'Ohm)

Puissance et Énergie

P = U·I = R·I² = U²/R (en Watts)
E = P·t (en Joules ou kWh)
Exemple : Une lampe de 60 W sous 230 V
• Intensité : I = P/U = 60/230 ≈ 0,26 A
• Résistance : R = U/I = 230/0,26 ≈ 885 Ω

🧮 Calculateur Électrique

Calculez les grandeurs électriques :

Tension (V) : Intensité (A) :

Circuits en Série et Parallèle

Circuit en série :

• Intensité identique : I₁ = I₂ = I
• Tensions s'additionnent : U = U₁ + U₂
• Résistances s'additionnent : R = R₁ + R₂

Circuit en parallèle :

• Tension identique : U₁ = U₂ = U
• Intensités s'additionnent : I = I₁ + I₂
• Résistances : 1/R = 1/R₁ + 1/R₂

🔬 Expérience : Vérification de la loi d'Ohm

Matériel : Résistance, voltmètre, ampèremètre, générateur variable

Protocole :

  1. Monter le circuit avec la résistance
  2. Faire varier la tension du générateur
  3. Mesurer U et I pour chaque valeur
  4. Tracer le graphique U = f(I)

Résultat : Droite passant par l'origine, pente = R

🧪 Chimie

Structure de l'Atome

Constituants de l'atome :

• Noyau : Protons (charge +) et neutrons (neutres)
• Cortège électronique : Électrons (charge -)
• Numéro atomique Z : Nombre de protons = nombre d'électrons
• Nombre de masse A : Z + nombre de neutrons

Configuration électronique :

Les électrons se répartissent sur des couches (K, L, M...)
• Couche K : 2 électrons max
• Couche L : 8 électrons max
• Couche M : 18 électrons max

Classification Périodique

Période Groupe Famille Propriétés
1-3 1 Métaux alcalins Très réactifs, 1 électron externe
2-3 2 Métaux alcalino-terreux Réactifs, 2 électrons externes
2-3 17 Halogènes Très réactifs, 7 électrons externes
1-3 18 Gaz nobles Inertes, couche externe saturée

Liaisons Chimiques

Liaison ionique :

• Transfert d'électrons entre métal et non-métal
• Formation d'ions : cations (+) et anions (-)
• Exemple : NaCl (Na⁺ + Cl⁻)

Liaison covalente :

• Partage d'électrons entre non-métaux
• Formation de molécules
• Exemple : H₂O, CO₂, CH₄

Réactions Chimiques

Équilibrage d'équations :

aA + bB → cC + dD
Conservation de la masse : même nombre d'atomes de chaque élément de part et d'autre

Types de réactions :

• Synthèse : A + B → AB
• Décomposition : AB → A + B
• Substitution : A + BC → AC + B
• Double décomposition : AB + CD → AD + CB

Exercice : Équilibrage

Équilibrez l'équation : C₂H₆ + O₂ → CO₂ + H₂O

Coefficients (dans l'ordre) :



🌊 Ondes et Signaux

Caractéristiques des Ondes

Définition : Propagation d'une perturbation sans transport de matière.

v = λ × f
où v = vitesse, λ = longueur d'onde, f = fréquence

Types d'ondes :

• Mécaniques : Besoin d'un milieu (son, vagues)
• Électromagnétiques : Se propagent dans le vide (lumière, radio)
• Longitudinales : Vibration parallèle à la propagation (son)
• Transversales : Vibration perpendiculaire à la propagation (lumière)

Le Son

Vitesse du son :

• Dans l'air (20°C) : v ≈ 340 m/s
• Dans l'eau : v ≈ 1500 m/s
• Dans l'acier : v ≈ 5000 m/s

Caractéristiques :

• Hauteur : Liée à la fréquence
• Intensité : Liée à l'amplitude
• Timbre : Lié à la forme du signal

🧮 Calculateur d'Ondes

Calculez les caractéristiques d'une onde :

Fréquence (Hz) : Vitesse (m/s) :

La Lumière

Spectre électromagnétique :

Type Longueur d'onde Fréquence
Radio > 1 m < 300 MHz
Micro-ondes 1 mm - 1 m 300 MHz - 300 GHz
Infrarouge 700 nm - 1 mm 300 GHz - 430 THz
Visible 400 - 700 nm 430 - 750 THz
Ultraviolet 10 - 400 nm 750 THz - 30 PHz

Vitesse de la lumière : c = 3,00 × 10⁸ m/s (dans le vide)

🌡️ Thermodynamique

Température et Chaleur

Échelles de température :

T(K) = θ(°C) + 273,15
θ(°F) = 9/5 × θ(°C) + 32

Chaleur et capacité thermique :

Q = m × c × Δθ
où Q = quantité de chaleur, m = masse, c = capacité thermique massique
• Eau : c = 4180 J/(kg·K)
• Aluminium : c = 900 J/(kg·K)
• Fer : c = 450 J/(kg·K)

Changements d'État

Chaleur latente :

Q = m × L
où L = chaleur latente de changement d'état
• Fusion de la glace : L = 334 kJ/kg
• Vaporisation de l'eau : L = 2260 kJ/kg

🧮 Calculateur Thermique

Calculez la quantité de chaleur :

Masse (kg) : Capacité thermique (J/kg·K) : Variation de température (K) :

🔬 Expérience : Calorimétrie

Objectif : Mesurer la capacité thermique d'un métal

Principe : Conservation de l'énergie dans un calorimètre

Q_cédée + Q_reçue = 0

Protocole :

  1. Chauffer le métal à 100°C
  2. Le plonger dans l'eau froide du calorimètre
  3. Mesurer la température d'équilibre
  4. Calculer la capacité thermique du métal

🏆 Quiz Final - Évaluation Complète

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