Animations — Physique-Chimie, Première technologique
Les animations qui accompagnent ce cours, chapitre par chapitre. Clique sur une animation pour la manipuler : curseurs, défis à relever et lien vers le chapitre.
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Chapitre 1 : L'énergie et ses enjeux (9)
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La facture d'électricité de la maison : E = P × Δt
Une maison vit une journée en accéléré : compteur, courbe de charge, kWh de chaque appareil, veilles et facture en euros, avec E = P × Δt.
Manipuler →La chaîne énergétique et le rendement
Des grains d'énergie traversent une chaîne de convertisseurs et une partie s'échappe à chaque étape : le rendement global est le produit des rendements.
Manipuler →L'électrolyseur à hydrogène : mesurer F et stocker
Remplis les tubes gradués d'un électrolyseur, relève V(H₂) en fonction de Q pour mesurer la constante de Faraday, puis suis l'énergie de l'hydrogène vert.
Manipuler →Les formes d'énergie et leurs convertisseurs
Le jeu des étiquettes : place les formes d'énergie et les convertisseurs dans la chaîne d'une éolienne, d'une voiture, d'une centrale…
Manipuler →Énergie et puissance : l'échelle des ordres de grandeur
Du smartphone au Soleil, sur deux échelles logarithmiques : E = P × Δt devient un simple décalage, et le kWh se convertit d'un coup d'œil.
Manipuler →La centrale nucléaire : de la fission à l'électricité
Suis l'énergie dans une centrale nucléaire : cœur, générateur de vapeur, turbine, alternateur, condenseur et tour. Rendement η = P_e / P_th ≈ 33 %.
Manipuler →La puissance d'une éolienne : P = ½ ρ S v³
Vent deux fois plus fort, puissance huit fois plus grande ! Regarde l'air traverser le rotor, bute sur la limite de Betz et calcule la production d'une année.
Manipuler →Le barrage hydroélectrique et la STEP : P = η ρ Q g h
Fais tomber l'eau d'un lac dans la conduite forcée : E = m g h, P = η ρ Q g h, puis pompe la nuit et turbine à la pointe avec une STEP.
Manipuler →Le moteur électrique au banc d'essai : bilan de puissance
Freine un moteur sur un banc d'essai : P = U I, effet Joule R I², frottements, P = C ω, rendement η, pic de courant au démarrage et bobinages qui chauffent.
Manipuler →Chapitre 2 : L'énergie chimique (5)
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Capacité d'une pile : charge maximale et durée de vie
Deux réservoirs d'électrons qui se vident au même rythme : trouve le réactif limitant, la capacité en mA·h et la durée de vie de ta pile.
Manipuler →Profil énergétique, énergie d'activation et catalyseur
Une colline à franchir : déplace l'état de transition, ajoute un catalyseur qui creuse un raccourci, et regarde deux ballons réagir côte à côte.
Manipuler →Combustion complète ou incomplète : flamme, suie et CO
Règle l'air du bec Bunsen : flamme bleue ou jaune, suie, monoxyde de carbone dans la salle de bain et détecteur qui sonne. Et équilibre les équations !
Manipuler →Pouvoir calorifique : le duel des combustibles
Essence, gazole, bois, méthane ou dihydrogène : quelle masse, quel volume et combien de CO₂ pour un même besoin ? Q = m × PC en direct.
Manipuler →La pile à combustible à dihydrogène
H₂ à l'anode, O₂ à la cathode, ions H⁺ dans la membrane et seulement de l'eau à la sortie : fais rouler une voiture à hydrogène et compare-la à une batterie.
Manipuler →Chapitre 3 : Les circuits et leurs grandeurs électriques (7)
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Série ou dérivation : le circuit des lampes
Monte 2 ou 3 lampes en série ou en dérivation, grille-les, et vérifie la loi des nœuds et la loi des mailles avec ampèremètres et voltmètres.
Manipuler →La caractéristique d'un dipôle
Mesure U et I point par point et trace la caractéristique d'une résistance, d'une lampe, d'une diode ou d'une DEL. Sans rien griller… ou presque.
Manipuler →Apprends à régler un oscilloscope
Base de temps, sensibilité, déclenchement : règle un oscilloscope virtuel, mesure la période et la tension, et démasque le GBF mystère.
Manipuler →Lois des nœuds et des mailles : le circuit en relief
Le potentiel devient une altitude : le générateur monte, les résistances descendent, on fait le tour d'une maille… et on revient au même niveau !
Manipuler →La tension du secteur : 230 V, 50 Hz à l'oscilloscope
Prise ou pile sur l'oscilloscope : lis la période, la fréquence et les 325 V de la tension du secteur, puis trouve la phase sans te brûler les doigts.
Manipuler →Le pont diviseur de tension : potentiomètre et capteurs
Coupe une tension en deux comme on coupe une règle : potentiomètre de joystick, thermomètre à CTN, capteur de lumière… et la charge qui fait tout baisser.
Manipuler →Fusible et disjoncteur : l'effet Joule qui protège
Branche des appareils sur une multiprise : le câble chauffe par effet Joule (P = R I²), le fusible fond, le disjoncteur coupe… ou pas !
Manipuler →Chapitre 4 : Énergie électrique (14)
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Série ou dérivation : le circuit des lampes
Monte 2 ou 3 lampes en série ou en dérivation, grille-les, et vérifie la loi des nœuds et la loi des mailles avec ampèremètres et voltmètres.
Manipuler →Lois des nœuds et des mailles : le circuit en relief
Le potentiel devient une altitude : le générateur monte, les résistances descendent, on fait le tour d'une maille… et on revient au même niveau !
Manipuler →La facture d'électricité de la maison : E = P × Δt
Une maison vit une journée en accéléré : compteur, courbe de charge, kWh de chaque appareil, veilles et facture en euros, avec E = P × Δt.
Manipuler →La chaîne énergétique et le rendement
Des grains d'énergie traversent une chaîne de convertisseurs et une partie s'échappe à chaque étape : le rendement global est le produit des rendements.
Manipuler →La cellule photovoltaïque : des photons au courant
Envoie des photons sur une cellule solaire : seuil de la bande interdite, électrons et trous, caractéristique I(U) et point de puissance maximale.
Manipuler →Le pont diviseur de tension : potentiomètre et capteurs
Coupe une tension en deux comme on coupe une règle : potentiomètre de joystick, thermomètre à CTN, capteur de lumière… et la charge qui fait tout baisser.
Manipuler →Énergie et puissance : l'échelle des ordres de grandeur
Du smartphone au Soleil, sur deux échelles logarithmiques : E = P × Δt devient un simple décalage, et le kWh se convertit d'un coup d'œil.
Manipuler →Fusible et disjoncteur : l'effet Joule qui protège
Branche des appareils sur une multiprise : le câble chauffe par effet Joule (P = R I²), le fusible fond, le disjoncteur coupe… ou pas !
Manipuler →Le transport de l'électricité : pourquoi la haute tension ?
Deux lignes, même centrale, même ville, même câble, mais deux tensions : compare l'intensité, les pertes R I² et l'éclairage des maisons.
Manipuler →La valeur efficace : la tension qui chauffe pareil
Deux bouilloires : l'une sur le secteur 230 V – 50 Hz, l'autre sur du continu. Quand elles chauffent pareil, tu tiens la valeur efficace U = U_max / √2.
Manipuler →Puissance active, apparente et facteur de puissance
Radiateur, moteur, condensateur : u(t) et i(t) se décalent, l'énergie fait des allers-retours dans le câble. P = U I cos φ, S = U I, triangle des puissances.
Manipuler →L'efficacité lumineuse des lampes : lumens par watt
Incandescence, halogène, fluocompacte ou LED : à lumière égale, qui consomme le moins, qui chauffe le plus et qui coûte le moins sur toute sa durée de vie ?
Manipuler →La voiture électrique : autonomie, froid et recharge
Roule plus vite, par grand froid, chauffage allumé : regarde fondre l'autonomie (frottements de l'air ∝ v²), puis chronomètre la recharge à la borne.
Manipuler →Le moteur électrique au banc d'essai : bilan de puissance
Freine un moteur sur un banc d'essai : P = U I, effet Joule R I², frottements, P = C ω, rendement η, pic de courant au démarrage et bobinages qui chauffent.
Manipuler →Chapitre 5 : Énergie interne et transferts thermiques (11)
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La conduction thermique : pourquoi on isole les maisons
Choisis ton mur (béton, brique, bois, laine de verre, double vitrage…) et regarde la chaleur le traverser jusqu'au régime permanent.
Manipuler →Le premier principe : ΔU = W + Q en barres
Pompe à vélo, freins brûlants, bouilloire : choisis le système, regarde W et Q traverser sa frontière et le bilan ΔU = W + Q se construire en barres.
Manipuler →La capacité thermique : qui chauffe le plus vite ?
Eau, huile et fer sur trois plaques identiques : même énergie, échauffements différents. Et à la plage, pourquoi le sable brûle et la mer reste fraîche ?
Manipuler →Le bilan thermique d'une maison : isoler pour payer moins
Toit, murs, fenêtres, aération : regarde la chaleur fuir, empile les couches d'isolant (R = R₁ + R₂ + …) et fais fondre la facture de chauffage.
Manipuler →La convection : pourquoi le chaud monte
Chauffe une casserole par le fond, par le haut ou par le côté, suis les grains de poivre, puis découvre pourquoi on met le radiateur sous la fenêtre.
Manipuler →Palier de température : corps pur ou mélange ?
Refroidis deux tubes côte à côte : le corps pur fait un palier, le mélange non. Démasque ensuite l'échantillon mystère !
Manipuler →L'énergie d'un changement d'état : Q = m·L
Fais fondre, bouillir ou geler eau, fer, plomb ou carboglace : Q = m × L se calcule en direct et la droite Q(m) compare les espèces.
Manipuler →Freinage : l'énergie qui chauffe les disques
Freine une voiture, un camion, un vélo ou une F1 : l'énergie cinétique ½ m v² chauffe les disques (Q = m c Δθ), sauf ce que récupère la batterie.
Manipuler →Pourquoi le métal paraît plus froid que le bois ?
Tous les objets sont à 20 °C, et pourtant le métal paraît glacé et le bois tiède ! Touche-les, trouve la température de contact et choisis le bon isolant.
Manipuler →Le chauffe-eau solaire face au chauffe-eau électrique
Une journée au soleil : le capteur du toit chauffe un ballon, une résistance chauffe l'autre. Bilan G × S, pertes Φ = Δθ / R, Q = m c Δθ et effet de serre.
Manipuler →Le corps humain à 37 °C : transferts thermiques
Footing, vent glacial, baignade, canicule : ton corps perd sa chaleur par convection, rayonnement, conduction et évaporation. Tiendra-t-il ses 37 °C ?
Manipuler →Chapitre 6 : Décrire un mouvement (4)
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Le mouvement rectiligne uniformément accéléré
Une voiture accélère ou freine en ligne droite : x(t), v(t) et a(t) se tracent en direct, avec la tangente, les aires et une course-poursuite.
Manipuler →Vitesse et accélération sur une trajectoire courbe
Circuit, ellipse, huit ou tes propres équations x(t), y(t) : vois v toujours tangent et a tourné vers l'intérieur du virage, avec le repère de Frenet.
Manipuler →La valve du vélo : une trajectoire, trois observateurs
Trois caméras filment le même vélo : pour le piéton, la valve dessine des arches ; pour le cycliste, un cercle ; pour la voiture qui double… autre chose !
Manipuler →Vitesse angulaire : tr/min, rad/s et v = R·ω
Roue de vélo, éolienne, lave-linge, meuleuse : passe des tr/min aux rad/s (ω = 2πN/60), calcule v = R·ω, puis règle les vitesses d'un vélo.
Manipuler →Chapitre 7 : Forces et travail mécanique (6)
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Le vecteur variation de vitesse et la somme des forces
Construis Δv = v₂ − v₁ sur une chronophotographie (ballon, voiture, manège…) et vérifie qu'il pointe comme la somme des forces : ΣF ≈ m·Δv/Δt.
Manipuler →Le principe des actions réciproques
Patineurs, fusée, Terre et Lune, aimants, marcheur sur une planche : A pousse B, B pousse A… avec exactement la même force. Mais pas avec le même effet !
Manipuler →Poids et masse : en voyage sur les planètes
Emporte une balance, un dynamomètre et un pèse-personne sur la Lune ou Jupiter : la masse ne change pas, le poids si ! P = m × g en direct.
Manipuler →Moment d'une force et couple : clé, balançoire, treuil
Débloque un écrou de roue avec une clé ou une croix, équilibre une balançoire, soulève une charge au treuil : M = F × d, couple et P = C × ω.
Manipuler →Le travail d'une force : le chemin compte-t-il ?
Randonneur, skieur ou force au choix : deux chemins de A à B, segment par segment. Travail moteur, nul ou résistant, frottement et puissance.
Manipuler →La voiture électrique : autonomie, froid et recharge
Roule plus vite, par grand froid, chauffage allumé : regarde fondre l'autonomie (frottements de l'air ∝ v²), puis chronomètre la recharge à la borne.
Manipuler →Chapitre 8 : Énergies du mouvement (10)
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Le mouvement avec et sans frottement
Deux mobiles identiques lancés ensemble, l'un sans frottement, l'autre avec : palet, plan incliné ou pendule. Forces, énergies et graphes en direct.
Manipuler →L'énergie mécanique : conservée ou pas ?
Lance une balle qui rebondit, exploite sa chronophotographie comme en TP et vois quand l'énergie mécanique se conserve… et quand elle s'enfuit.
Manipuler →La distance de freinage et l'énergie cinétique
Deux voitures, un ballon qui surgit : temps de réaction, distance de freinage, et pourquoi rouler 2 fois plus vite multiplie la distance par 4.
Manipuler →Le trampoline : énergies cinétique, de pesanteur, élastique
Un gymnaste rebondit : trois énergies se passent le relais, la toile stocke de l'énergie élastique et les jambes rattrapent ce que volent les frottements.
Manipuler →Les formes d'énergie et leurs convertisseurs
Le jeu des étiquettes : place les formes d'énergie et les convertisseurs dans la chaîne d'une éolienne, d'une voiture, d'une centrale…
Manipuler →Le volant d'inertie : stocker l'énergie en tournant
Lance un volant d'inertie, alimente une maison, fais-le éclater : E = ½ J ω², J = k m R², influence de la forme et comparaison avec une batterie.
Manipuler →Le travail d'une force : le chemin compte-t-il ?
Randonneur, skieur ou force au choix : deux chemins de A à B, segment par segment. Travail moteur, nul ou résistant, frottement et puissance.
Manipuler →Freinage : l'énergie qui chauffe les disques
Freine une voiture, un camion, un vélo ou une F1 : l'énergie cinétique ½ m v² chauffe les disques (Q = m c Δθ), sauf ce que récupère la batterie.
Manipuler →La puissance d'une éolienne : P = ½ ρ S v³
Vent deux fois plus fort, puissance huit fois plus grande ! Regarde l'air traverser le rotor, bute sur la limite de Betz et calcule la production d'une année.
Manipuler →Le barrage hydroélectrique et la STEP : P = η ρ Q g h
Fais tomber l'eau d'un lac dans la conduite forcée : E = m g h, P = η ρ Q g h, puis pompe la nuit et turbine à la pointe avec une STEP.
Manipuler →Chapitre 9 : Organisation de la matière (9)
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Puissances de 10 et écriture scientifique
Zoome du proton à l'Univers observable, regarde la virgule sauter pour écrire a × 10ⁿ et calcule combien de fois la Terre est plus grande que toi.
Manipuler →Les isotopes et la notation du noyau
Lis la carte d'identité d'un noyau (A, Z, X), ajoute des neutrons pour fabriquer ses isotopes, puis pèse des atomes : m ≈ A × m(nucléon).
Manipuler →L'atome à l'échelle : la tête d'épingle et le stade
Le noyau devient une tête d'épingle : dézoome et découvre que l'atome est grand comme un stade… et presque vide. Mais où est passée la masse ?
Manipuler →Configuration électronique et électrons de valence
Les électrons tombent un à un dans l'immeuble des sous-couches : configuration, électrons de valence, période et colonne en direct.
Manipuler →Les ions monoatomiques : règles du duet et de l'octet
Fais passer les électrons d'un métal à un non-métal jusqu'à ce que chacun ressemble à un gaz noble : ions, octet et formule NaCl, MgCl₂…
Manipuler →Construire le schéma de Lewis d'une molécule
Clique entre les atomes pour mettre des électrons en commun : doublets liants et non liants, duet et octet vérifiés, méthode du cours en direct.
Manipuler →Formules topologiques et groupes caractéristiques
Regarde une molécule perdre ses H, se plier en zigzag et devenir une formule topologique, puis reconnais sa famille : alcool, cétone, ester…
Manipuler →La polymérisation : construis une chaîne de polymère
Accroche des monomères un par un : polyéthylène, PVC, PET, nylon… Motif, degré de polymérisation n = M / M motif et chaînes qui deviennent plastique.
Manipuler →De l'objet à l'atome : compter les entités
Combien d'atomes dans une pièce de 1 centime, de molécules dans une goutte d'eau ? Estime, puis lance le compteur : masse d'un atome, N = m / m(entité) et mole.
Manipuler →Chapitre 10 : Les solutions aqueuses (10)
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Masse volumique : identifier un liquide
Tare la balance, verse, lis le ménisque : ρ = m/V en direct, la droite m = f(V), et un liquide mystère à démasquer.
Manipuler →Dissolution, concentration en masse et saturation
Dissous du sel, du sucre ou du sulfate de cuivre dans deux fioles : Cm = m/V en direct, la loupe sur les entités, et la saturation.
Manipuler →Échelle de teinte : estimer une concentration
Glisse le tube inconnu entre deux tubes de l'échelle, encadre et estime sa concentration, dilue-le s'il est trop foncé.
Manipuler →La dissolution d'un solide ionique : dispersion, solvatation
Zoome sur un grain de sel dans l'eau : les molécules polaires arrachent les ions un par un, les entourent et les dispersent. Et dans le cyclohexane ?
Manipuler →Diluer un acide fort et un acide faible : comparer le pH
Dilue 10 fois, 100 fois… un acide fort et un acide faible côte à côte : le pH ne monte pas de la même façon, et la loupe montre pourquoi.
Manipuler →La courbe de solubilité et la cristallisation
Refroidis une solution chaude et regarde les cristaux pousser : le point de la solution passe sous ou au-dessus de la courbe s(θ). Sel ou nitrate de potassium ?
Manipuler →Les tests d'identification des ions : détective !
Soude, nitrate d'argent, chlorure de baryum et test de flamme : observe les précipités colorés et démasque le cation et l'anion d'une solution mystère.
Manipuler →Le chou rouge, un indicateur coloré à plusieurs teintes
Prépare un jus de chou rouge et verse-le partout : rouge, violet, bleu, vert, jaune… Comprends le couple acide/base coloré et compare-le aux indicateurs.
Manipuler →Concentration molaire : préparer une solution au labo
Le TP complet geste par geste : tare, pesée m = C·V·M, fiole jaugée, ménisque à la loupe, puis dilution. Et les erreurs classiques à tester !
Manipuler →Le pH des produits du quotidien
Vinaigre, cola, lait, Javel, déboucheur… Mesure leur pH au papier, au chou rouge ou au pH-mètre, range-les sur l'échelle et découvre les mélanges interdits.
Manipuler →Chapitre 11 : Carburants et combustions (5)
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L'avancement d'une réaction et le réactif limitant
Méthane, eau ou burgers : règle les quantités initiales, regarde les atomes se réarranger et le tableau d'avancement se remplir.
Manipuler →Le volume molaire des gaz : même volume, pas même masse
Gonfle des ballons d'hélium, de méthane, de CO₂… avec la même quantité de matière : même volume, masses différentes ! Et démasque le gaz mystère.
Manipuler →Le réactif limitant : de la recette au ballon
Cuisine des gâteaux au yaourt jusqu'à la panne d'ingrédient, puis gonfle des ballons au vinaigre et au bicarbonate : qui est le réactif limitant ?
Manipuler →Combustion complète ou incomplète : flamme, suie et CO
Règle l'air du bec Bunsen : flamme bleue ou jaune, suie, monoxyde de carbone dans la salle de bain et détecteur qui sonne. Et équilibre les équations !
Manipuler →Pouvoir calorifique : le duel des combustibles
Essence, gazole, bois, méthane ou dihydrogène : quelle masse, quel volume et combien de CO₂ pour un même besoin ? Q = m × PC en direct.
Manipuler →Chapitre 12 : Oxydants, réducteurs et oxydoréduction (4)
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Équilibrer une demi-équation électronique
Règle les coefficients avec ▲ ▼ : des balances pèsent chaque élément et les charges. Permanganate, dichromate, diiode… ou ton propre couple.
Manipuler →Le titrage colorimétrique : repérer l'équivalence
Goutte après goutte, le permanganate se décolore… jusqu'à la goutte de trop qui reste rose. Repère l'équivalence et calcule la concentration.
Manipuler →L'accumulateur : décharge (pile) et charge (électrolyse)
Plonge dans une batterie de voiture : en décharge c'est une pile, en charge une électrolyse. Les pôles restent, mais l'anode et la cathode s'échangent !
Manipuler →La rouille et l'anode sacrificielle
Fais rouiller des clous (eau, air, sel), protège une coque de bateau avec une anode en zinc et compare une tôle galvanisée et du fer-blanc rayés.
Manipuler →Chapitre 13 : Notion d'onde (9)
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L'onde progressive : la ola de la corde
Secoue une corde ou un ressort : l'onde avance, la coccinelle reste sur place. Mesure λ, T et la célérité avec la photo, le film et le chrono.
Manipuler →L'oreille : ce qu'on entend et ce qui l'abîme
Infrasons, ultrasons, seuil d'audibilité, 85 et 120 dB : promène un son dans le champ auditif et regarde ta cochlée s'abîmer… sans bouchons.
Manipuler →Mesurer la vitesse du son avec deux micros
Clape, regarde l'onde filer d'un micro à l'autre, place les curseurs de l'oscilloscope et calcule v = d / Δt : dans l'air, l'hélium, l'eau ou l'acier.
Manipuler →La double périodicité d'une onde : λ = v × T
Photo, film et carte espace-temps : vois d'un coup d'œil la période T, la longueur d'onde λ et pourquoi λ = v × T, pour une corde, le son ou l'eau.
Manipuler →Le retard d'une onde et sa célérité : v = d / τ
Corde, ressort, ola du stade, tsunami ou séisme : deux capteurs voient passer la même perturbation avec un retard τ = d / v, sans transport de matière.
Manipuler →Les tuyaux sonores : orgue, flûte et clarinette
Regarde l'air vibrer dans un tuyau d'orgue : nœuds, ventres, fréquences propres fₙ = n·v/(2L), et pourquoi un tuyau bouché sonne si grave.
Manipuler →λ = v / f : une formule pour toutes les ondes
Houle, corde, son, échographie, radio, lumière : l'onde change de milieu, f reste la même, λ = v / f change. Et une carte range toutes les ondes.
Manipuler →La houle arrive sur la plage : célérité et déferlement
Au large, la houle file ; près du bord, elle ralentit (v = √(g h)), se resserre, grandit, pivote et finit par déferler. Une bouée mesure tout sur place.
Manipuler →Sonar, échographie, chauve-souris : mesurer par écho
Une impulsion part, rebondit, revient : mesure la durée Δt de l'aller-retour et trouve la distance d = v × Δt / 2. Sous la mer, dans le ventre ou dans la nuit !
Manipuler →Chapitre 14 : Ondes électromagnétiques (5)
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L'année-lumière : regarder loin, c'est voir le passé
Suis la lumière de Bételgeuse ou d'Andromède jusqu'à tes yeux : la frise montre en quelle année elle est partie. Et si l'étoile explosait ce soir ?
Manipuler →La caméra infrarouge : tout corps rayonne
Glisse la séparation entre l'œil nu et la caméra thermique : le chat, le thé, la vitre… tout rayonne, et la loi de Wien dit à quelle longueur d'onde.
Manipuler →L'arc-en-ciel dans une goutte d'eau
Suis un rayon de Soleil dans une goutte de pluie : réfraction, réflexion, dispersion… et découvre pourquoi l'arc-en-ciel fait 42° et se cache dans ton dos.
Manipuler →Le spectre électromagnétique au quotidien
Wifi, four à micro-ondes, télécommande, laser, radio X : clique un objet, il se range sur le spectre avec λ = c / f, E = h f et ses dangers.
Manipuler →Les cônes de l'œil : comment voit-on les couleurs ?
Trois sortes de cônes, trois signaux, et le cerveau invente la couleur. Trompe-le avec du rouge + vert, dessine ton spectre et regarde comme un daltonien.
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