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Grandeurs physiques et mesures - 4e

Classe:

Quatrième

I- Texte introductif : portrait d'un professeur

M. Fall est un homme élancé, mince, léger, solide, lent dans ses déplacements

et lucide. Il a des yeux vifs qui peuvent détecter rapidement les élèves turbulents.

Il est beau et très sympathique. C'est un bon professeur.

Questions :

1) Relevez dans le texte les traits physiques et les caractères du professeur.

2) Parmi ces éléments de description, indiquer ceux qu'on peut mesurer.

3) Préciser alors le nom de l'instrument qu'on peut utiliser pour mesurer chacun des éléments cités à la deuxième question

Parmi les caractères et les traits physiques du professeur, certains peuvent être mesurés alors que d'autres relèvent d'une appréciation ou jugement de valeur.

II- Contenus

1. Grandeurs physiques

1.1 Définition

Une grandeur physique est une propriété d'un phénomène qui peut être déterminée par la mesure ou le calcul.

Exemples :

La longueur, la masse, la durée, le volume, la vitesse, les angles ... sont des grandeurs physiques.

1.2 Mesure d'une grandeur physique et unités de mesure

Mesurer une grandeur physique c'est la comparer à une autre de même nature prise comme unité.

L'objet ou la grandeur de comparaison, ou de référence, est appelé étalon.

Chaque grandeur possède une unité.

Le tableau ci-dessous donne des exemples de grandeurs physiques, leur unité dans le système international ainsi que quelques instruments de mesure.

$$\begin{array}{|l|l|l|} \hline \text{Grandeurs physiques}&\text{Unités du système}&\text{Instruments de mesure}\\ &\text{international}&\\ \hline \text{Nom}&\text{Nom | Symbole}&\\ \hline \text{Longueur}&\text{mètre | m}&\text{règle graduée}\\ \hline \text{Masse}&\text{kilogramme | kg}&\text{balance}\\ \hline \text{Temps}&\text{seconde | s}&\text{montre, chronomètre}\\ \hline \text{Intensité d'un courant électrique}&\text{ampère | A}&\text{ampèremètre}\\ \hline \text{Volume}&\text{mètre cube} \ \ \ | m^{3}&\text{burette, éprouvette graduée}\\ \hline \end{array}$$

On exprime alors la grandeur physique par un nombre généralement accompagné d'une unité de mesure.

Exemple :

On mesure la taille du professeur en la comparant à l'unité de longueur, le mètre.

Dire que la taille du professeur est $1.8\,m$ signifie qu'elle est $1.8$ fois le mètre.

Les unités ont été choisies selon des accords internationaux et constituent les unités du système international ou unité SI.

Une unité SI est parfois trop grande ou trop petite pour être d'une utilisation simple.

On a donc créé les multiples et les sous multiples, on les utilise en plaçant des préfixes devant l'unité.

Tableau des principaux multiples et sous multiples

$$\begin{array}{|c|c|} \hline \text{multiples}&\text{sous-multiples}\\ \hline \text{kilo (k)|hecto (h)|déca (da)}&\text{déci (d)|centi (c)|milli (m)}\\ \hline \end{array}$$

Dans la vie courante, les grandeurs sont parfois exprimées en d'autres unités appelées unités usuelles et qui sont souvent des multiples ou sous multiples de l'unité du système international.

Le tableau en donne quelques exemples.

$$\begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{Grandeurs physiques}&\text{Nom de l'unité}&\text{Symbole de l'unité}\\ \hline \text{Longueur}&\text{kilomètre}&km\\ \hline \text{Surface}&\text{hectare}&ha\\ \hline \text{Volume}&\text{litre}&L\\ \hline \text{Temps}&\text{heure}&h\\ \hline \text{Angle}&\text{degré}&\circ\\ \hline \text{Masse}&\text{tonne}&t\\ \hline \text{température}&\text{degré Celsius}&^{\circ}C\\ \hline \end{array}$$

1.3 Incertitude d'une mesure

Dans une classe, le professeur choisit dix élèves pour mesurer la longueur du tableau avec le même instrument.

Les résultats obtenus sont regroupés dans le tableau ci dessous.

$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline \text{Nom élève}&\text{Moustapha}&\text{Alioune}&\text{Jean}&\text{Fatou}&\text{Adama}&\text{Awa}&\text{Henry}&\text{Ousmane}&\text{Cheikh}&\text{Karim}\\ \hline \text{Longueur (m)}&5&4.95&5.12&5&4.97&5.05&5&4.98&5.1&5\\ \hline \end{array}$$

Avec le même instrument de mesure, les élèves ont obtenu des résultats différents.

La longueur exacte du tableau n'est donc pas connue : on dit qu'il y a une incertitude sur la mesure.

Toute mesure en physique est entachée d'incertitudes.

2. Présentation du résultat d'une mesure

2.1 Chiffres significatifs

Les valeurs numériques en Sciences Physiques résultent de mesures et sont donc connues avec une incertitude liée au dispositif expérimental.

Le dernier chiffre d'une valeur numérique donne une indication sur la précision avec laquelle cette valeur a été mesurée ou calculée :

les chiffres utiles qui mesurent la grandeur physique, sont dits significatifs.

Exemple :

La longueur d'un mur vaut $5.12\,m.$

La mesure est faite au centième de mètre près :

on dit que le résultat est présenté avec $3$ chiffres significatifs Si le résultat est $5.1\,m$, la précision est égale au dixième de mètre :

on dit que le résultat est présenté avec $2$ chiffres significatifs.

On appelle chiffres significatifs d'une valeur numérique tous les chiffres autres que les zéros $« 0 »$ placés à gauche du nombre.

Exemples :

$\centerdot\ $ $0.08\,m$ : un seul chiffre significatif, le $8$ : la valeur exacte est comprise entre $0.07\,m$ et $0.09\,m.$

$\centerdot\ $ $5.00\,m$ : trois chiffres significatifs : la valeur exacte est comprise entre $4.99\,m$ et $5.01\,m.$

$\centerdot\ $ $5.0\,m $: deux chiffres significatifs : la valeur exacte est comprise entre $4.9\,m$ et $5.1\,m.$

$\centerdot\ $ $5\,m$ : un chiffre significatif : la valeur exacte est comprise entre $4\,m$ et $6\,m.$

2.2 La notation scientifique

La notation scientifique est la façon la plus satisfaisante de présenter une valeur numérique.

On écrit le premier chiffre différent de $« 0 »$, suivi d'une virgule puis des autres chiffres et de la puissance de $10$ convenable de la forme $a\times 10^{n}$

Avec « $a$ » : un nombre décimal ayant un seul chiffre non nul avant la virgule. « $a$ » est appelé mantisse.

Exemple :

La salle de classe a une forme rectangulaire.

Sa longueur est $L=0.5\,m$ et sa la largeur est $l=7.2\,m.$

Calculer la surface de la salle et exprimer le résultat en notation scientifique.

$S=L\times l=10.5\times 7.2=75.6 m^{2}=7.56\cdot 10^{1} m^{2}$

3. Multiplication d'un nombre par une puissance de $10$

3.1 Pour tout nombre entier positif $n$ :

$\centerdot\ 10^{n}=10\times 10\times 10\times\ldots\times 10\ (n\text{ facteurs})=1000\ldots 0\ (n\text{zéros})$ ;

$\centerdot\ 10^{-n}=0.00\ldots 01\ (n\text{ zéros en tenant compte du zéro avant la virgule, le dernier chiffre étant 1})$ ;

$\centerdot\ 10^{0}=1$ ;

3.2 Multiplier un nombre par $10^{n}$

Revient à décaler la virgule de $n$ rangs vers la droite (on complète par des zéros si nécessaire).

3.3 Multiplier un nombre par $10^{-n}$

Revient à décaler la virgule de $n$ rangs vers la gauche (on complète par des zéros si nécessaire).

Source:

irempt.ucad.sn

Commentaires

Amy Sall Diédhiou (non vérifié)

mar, 12/03/2019 - 00:02

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Questions :

II- Contenus

1. Grandeurs physiques

1.1 Définition

Exemples :

1.2 Mesure d'une grandeur physique et unités de mesure

Exemple :

1.3 Incertitude d'une mesure

2. Présentation du résultat d'une mesure

2.1 Chiffres significatifs

Exemple :

Exemples :

2.2 La notation scientifique

Exemple :

3. Multiplication d'un nombre par une puissance de $10$

3.1 Pour tout nombre entier positif $n$ :

3.2 Multiplier un nombre par $10^{n}$

3.3 Multiplier un nombre par $10^{-n}$

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