Conquêtes : science et technologie : 1er cycle, 2e secondaire. Cahier d’apprentissage [1-2, 2e édition. ed.] 9782765052166, 2765052166, 9782765052173, 2765052174, 9782765052272, 2765052271, 9782765052418, 2765052417, 9782765052807, 2765052808, 9782765052814, 2765052816

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SCIENCE ET TECHNOLOGIE

CA HIER D’APPREN TISSAGE

1er cycle, 2e secondaire

2e ÉDITION

Savoirs et activités INÉS ESCRIVÁ

JAC YNT HE GAGNON

JEAN-SÉBA STIEN RICHER

Conforme à la PROGRESSION des apprentissages

LA DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE Voici les quatre étapes de la démarche expérimentale. On recourt à cette démarche lorsqu’on a un problème d’ordre scientique à résoudre.

Cerner le problème. a) b) c) d)

Décrire le problème à résoudre dans ses mots. Formuler le but à atteindre. Formuler les questions auxquelles l’investigation devra répondre. Si possible, avancer une explication du problème ou tenter une prédiction (hypothèse) liée aux questions.

Choisir un scénario d’investigation scientique. a) Envisager divers scénarios pouvant aider à résoudre le problème et choisir le plus approprié. b) Préciser les variables à observer et à mesurer. c) Dresser la liste du matériel à utiliser et illustrer le montage au besoin. d) Fixer les étapes du protocole à suivre. Ce dernier doit indiquer clairement toutes les étapes à suivre, et celles-ci doivent être numérotées. Le protocole doit utiliser tous les éléments gurant dans la liste du matériel et tenir compte des consignes de sécurité à respecter au laboratoire.

Concrétiser sa démarche. a) Effectuer l’expérience de façon sécuritaire. b) Recueillir les données et noter les observations qui peuvent être utiles. Les ordonner à l’aide de tableaux ou de diagrammes.

Analyser les résultats. a) Analyser les résultats an de répondre à la ou aux questions posées au départ. b) Tirer des conclusions des résultats et apporter des explications. Établir des relations avec la prédiction, s’il y a lieu. c) Proposer des moyens d’améliorer l’expérience, formuler un nouveau problème qui découle des résultats, etc.

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SCIENCE ET TECHNOLOGIE

CA HIER D’APPREN TISSAGE Savoirs et activités INÉS ESCRIVÁ

JAC YNT HE GAGNON

JEAN-SÉBA STIEN RICHER

1er cycle, 2e secondaire

2e ÉDITION

Conquêtes, 2e édition Science et technologie, 1er cycle, 2e secondaire Cahier d’apprentissage

Inés Escrivá, Jacynthe Gagnon, Jean-Sébastien Richer © 2016 TC Média Livres Inc. © 2011 Chenelière Éducation inc. Édition (2e édition) : Murielle Belley Édition (1re édition) : Anne Lavigne, Murielle Belley Coordination (2e édition) : Samuel Rosa Coordination (1re édition) : Samuel Rosa, Caroline Vial, Garance Mousseau-Maltais Révision linguistique : Samuel Rosa Correction d’épreuves : Laurène Phelip Conception graphique : Gisèle H Couverture : Gisèle H Recherche iconographique : Marie-Chantal Laforge, Patrick Saint-Hilaire Impression : TC Imprimeries Transcontinental

TOUS DROITS RÉSERVÉS. Toute reproduction du présent ouvrage, en totalité ou en partie, par tous les moyens présentement connus ou à être découverts, est interdite sans l’autorisation préalable de TC Média Livres Inc. Toute utilisation non expressément autorisée constitue une contrefaçon pouvant donner lieu à une poursuite en justice contre l’individu ou l’établissement qui effectue la reproduction non autorisée. ISBN 978-2-7650-5217-3

Dépôt légal : 1er trimestre 2016 Bibliothèque et Archives nationales du Québec Bibliothèque et Archives Canada Imprimé au Canada 3

4 5

6 7

ITIB 22

21

20

19 18

Remerciements Pour leur précieux travail de consultation, l’Éditeur tient à remercier : Sylvie Blanchet, C.S. Cœur-des-Vallées ; Marc-André Durand, École Champagnat ; Gilles Gagné, C.S. Marguerite-Bourgeoys ; Véronique Leduc, C.S. des Laurentides ; Chirine Mehri, Collège Français de Longueuil ; France Orichefsky, Collège Jean-de-la-Mennais ; Marika Patoto, C.S. des Trois-Lacs ; Manuel Vézina, C.S. des Laurentides. Pour leur travail de révision scientifique réalisé avec rigueur et expertise, l’Éditeur tient à remercier : Michel Caillier, professeur titulaire, Université Laval ; Denis Fyfe, consultant ; Luc Gaudreau, professeur titulaire, Université de Sherbrooke ; Jeffrey Keillor, professeur, Université d’Ottawa ; Robert Lamontagne, astrophysicien, Université de Montréal ; Benoît Leblanc, chargé de cours, Université de Sherbrooke.

TAB LE DES M AT IÈRES L’UNIVERS MATÉRIEL ......................

1

CHAPITRE 1

L’UNIVERS VIVANT .............................

59

CHAPITRE 3

L’organisation de la matière ......................

2

La reproduction humaine........................... 60

Rappel ...................................................................

3

Rappel ................................................................... 61

1.1 Les atomes .................................................. 4 1.2 Les éléments et le tableau périodique des éléments .......................... 9 1.3 Les molécules ............................................. 18 Pour faire le point ............................................... 23

3.1 3.2 3.3 3.4

Les organes reproducteurs ...................... Les gamètes et la fécondation ................ La grossesse ................................................ Les stades du développement humain .........................................................

62 70 75 82

Pour faire le point ............................................... 88

Les transformations de la matière ......... 25

3.5 La contraception ........................................ 90 3.6 Les infections transmissibles sexuellement et par le sang (ITSS) ......... 96

Rappel ................................................................... 26

Pour faire le point ............................................... 104

CHAPITRE 2

2.1 Les changements physiques et chimiques ............................ 2.2 La conservation de la matière ................. 2.3 Les mélanges et les solutions .................. 2.4 La séparation des mélanges ....................

27 36 43 50

Pour faire le point ............................................... 55

CHAPITRE 4 La diversité et le maintien de la vie........ 105 Rappel ................................................................... 106 4.1 La cellule, les gènes et les chromosomes .................................. 107 4.2 Les intrants et les extrants ....................... 112 4.3 La diffusion et l’osmose ........................... 115 4.4 La respiration cellulaire et la photosynthèse ................................... 120 Pour faire le point ............................................... 132

III

LA TERRE ET L’ESPACE................... 135

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE...... 217

CHAPITRE 5

CHAPITRE 7

La Terre ............................................................... 136

Les systèmes technologiques................... 218

Rappel ................................................................... 137

Rappel ................................................................... 219

5.1 5.2 5.3 5.4

Les types de roches ................................... 138 Les minéraux ............................................... 148 Les sols ......................................................... 161 L’énergie ....................................................... 169

7.1 La gamme de fabrication ......................... 221 7.2 Les systèmes technologiques.................. 228 7.3 Les composantes d’un système technologique ................... 237

Pour faire le point ............................................... 181

Pour faire le point ............................................... 243

CHAPITRE 6

CHAPITRE 8

Le système solaire.......................................... 183

Les forces et les mouvements .................. 253

Rappel ................................................................... 184

Rappel ................................................................... 254

6.1 La gravitation universelle ......................... 185 6.2 L’organisation du système solaire ..................................... 192

8.1 Les transformations de l’énergie ............ 255 8.2 Les machines simples ............................... 263 8.3 Les mécanismes de transmission du mouvement ........................................... 276 8.4 Les mécanismes de transformation du mouvement ........................................... 281

Pour faire le point ............................................... 202 6.3 Les aurores polaires................................... 203 6.4 Les comètes ................................................ 206 6.5 Les météorites et les impacts météoritiques ................... 210 Pour faire le point ............................................... 215

Pour faire le point ............................................... 286 OUTIL 1

Séparer des mélanges .......................... 293

OUTIL 2

Utiliser les symboles normalisés ....... 296

OUTIL 3 Utiliser divers outils technologiques .................................................... 297

Index ...................................................................... 301 Liste des rubriques Flash ................................... 303 Sources des photos ............................................ 304

IV

L’ORG ANISAT ION DU CA HIER Le début d’une partie

Le cahier est divisé en quatre parties : l’univers matériel, l’univers vivant, la Terre et l’espace et l’univers technologique.

Un sommaire présente les deux chapitres de l’univers étudié.

Le début d’un chapitre Un sommaire présente les sections du chapitre.

En début de chapitre, la rubrique Rappel propose un retour sur certains concepts pertinents vus en 1re secondaire.

Un texte d’introduction annonce le contenu du chapitre.

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L’organisation du cahier

V

Le contenu d’un chapitre

Un chapitre est divisé en plusieurs sections.

Chaque section porte sur un concept à l’étude.

La rubrique Flash apporte de l’information complémentaire.

Un pictogramme indique que des activités interactives sont offertes sur la plateforme i+ Interactif de Chenelière Éducation.

Les dénitions des concepts sont mises en évidence.

Les activités sont constituées d’un grand nombre d’exercices et de problèmes qui portent sur les notions abordées dans la section.

Les activités Pour faire le point permettent d’établir des liens entre des concepts vus dans les sections qui précèdent.

VI

L’organisation du cahier

À la n du cahier, la section Outils présente des techniques et des stratégies utiles en science et technologie.

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SOMMAIRE

Chapitre 1 L’organisation de la matière  2 Chapitre 2 Les transformations de la matière  25

L’UNIVERS MATÉRIEL

1

De quoi sont constitués les objets et les substances qui nous entourent ? De quoi sont faits l’eau, l’air et la pierre ? Depuis des siècles, désireux de percer le mystère de la matière, l’être humain tente de répondre à ces questions et de comprendre de quoi est constitué l’Univers. Les philosophes grecs de l’Antiquité se sont d’abord penchés sur ces questions et ont jeté les bases mêmes de la science. Plus tard, les expériences des premiers chimistes et physiciens ont conrmé certaines de leurs intuitions, dont celle de l’existence des atomes. Qu’est-ce qu’un atome ? Comment les atomes peuvent-ils former la matière qui nous entoure ?

2

SOMMAIRE

CHAPITRE

E L’ORG ANISAT ION DE LA MAT IÈR Rappel ............................................................................................... 3 1.1 Les atomes ..................................................................... 4 1.2 Les éléments et le tableau périodique des éléments ............................... 9 1.3 Les molécules ........................................................... 18 Pour faire le point ............................................................ 23

RAPPEL RAPPEL

• La masse est une mesure de la quantité de matière contenue dans un objet ou dans une substance. On la mesure à l’aide d’une balance. Les unités de mesure les plus utilisées sont le gramme (g), le kilogramme (kg) et le milligramme (mg). Ces unités de mesure appartiennent au SI (système international d’unités). • L’atome est la plus petite particule de la matière. Tous les objets, toutes les substances, de même que les êtres vivants sont constitués d’atomes. • La matière existe sous trois états diérents : l’état solide, l’état liquide et l’état gazeux. Tableau A Les trois états de la matière Matière à l’état solide

Matière à l’état liquide

Matière à l’état gazeux

• Forme dénie

• Aucune forme dénie

• Aucune forme dénie

• Volume déni

• Volume déni

• Aucun volume déni

• Incompressible

• Incompressible

• Compressible

• Particules de matière rapprochées les unes des autres

• Particules de matière rapprochées les unes des autres

• Particules de matière éloignées les unes des autres

• Les propriétés caractéristiques d’une substance sont des propriétés qui lui sont propres et qui ne varient pas quand les conditions demeurent les mêmes. Des substances diérentes ont des propriétés caractéristiques diérentes. Généralement, une propriété caractéristique permet d’identier une substance. • Voici quelques exemples de propriétés caractéristiques qui peuvent servir à identier une substance : - la conductibilité thermique ; - le point de fusion ; - le point d’ébullition ;

- la conductibilité électrique ;

- la masse volumique ;

- la solubilité.

- la dureté ;

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Chapitre 1 | L’organisation de la matière

3

1.1 Les atomes L’UNIVERS MATÉRIEL 1.1

Les substances et les objets qui nous entourent sont constitués de matière, présente sous trois états : solide, liquide ou gazeux. Mais de quoi exactement est constituée la matière ? On peut étudier la matière à l’aide d’une loupe ou d’un microscope. On découvre alors, par exemple, que le bois est fait de longs laments breux et que l’eau contient de petits organismes vivants dont on ne soupçonnait pas la présence. Mais même un microscope très puissant ne peut nous renseigner sur la composition des bres de bois ou sur celle de l’eau elle-même. C’est d’abord en faisant appel à l’imagination qu’on a pu découvrir ce qui se cache à l’intérieur de la matière.

LA CONCEPTION DE DÉMOCRITE

FIGURE

Il y a près de 2500 ans, le philosophe grec Démocrite (voir la figure 1) a émis une idée originale concernant la composition de la matière. Il a supposé que la matière était constituée de particules indivisibles. Il les a nommées atomos ou atomes. Il pensait que, si on coupait un morceau de fer en parties de plus en plus petites, à la fin on arriverait à un minuscule morceau de fer qu’il serait 1 Démocrite (vers –460 — –370). Il y a environ impossible de diviser à nouveau. On aurait 2500 ans, Démocrite a émis l’idée que la matière était alors la plus petite particule de fer possible : constituée d’atomes. Il pensait qu’un objet en fer était constitué de minuscules atomes de fer (Fe). un atome de fer. Toujours selon Démocrite, les différentes substances seraient composées d’atomes différents. Ainsi, de minuscules atomes de pierre formeraient la pierre et de minuscules atomes d’eau formeraient l’eau. Démocrite était très proche de la vérité. Seule ment, il ne disposait d’aucun moyen pour prouver ce qu’il avançait.

FIGURE

LE MODÈLE ATOMIQUE DE DALTON

2 John Dalton (1766-1844). Par des expériences menées sur les gaz, John Dalton a pu prouver l’existence des atomes.

4

L’univers matériel

Ce n’est que longtemps après que le chimiste et physicien anglais John Dalton (voir la figure 2) réussit à prouver l’existence des atomes grâce à des expériences menées sur les gaz. Il a isolé et classé six atomes différents que l’on nomme aussi éléments : l’hydrogène (H), le carbone (C), l’azote (N), l’oxygène (O), le phosphore (P) et le soufre (S). Ses découvertes l’ont amené à élaborer un modèle atomique. Ce modèle constitue une représentation des atomes puisque ceux-ci sont trop petits pour être visibles. Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

B

C

FIGURE

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.1

A

3 La matière est constituée d’atomes. A Un clou est composé d’atomes de fer (Fe). B La mine d’un crayon est composée d’atomes de carbone (C). C La tête d’une allumette contient des atomes de soufre (S).

Voici les principales caractéristiques du modèle atomique de Dalton.

DÉFI NITI ON

Les atomes sont les plus petites particules de matière qui soient. Ils sont les constituants de base de toutes les substances et de tous les objets qui nous entourent. Les atomes peuvent se lier les uns aux autres pour former des molécules.

• La matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), est constituée d’atomes (voir la gure 3). • Les atomes sont trop petits pour être visibles. • Les atomes sont indivisibles. Ce sont les plus petits constituants de la matière. • Les atomes d’un même élément sont identiques entre eux. Ils ont la même masse et les mêmes propriétés. Par exemple, tous les atomes de carbone sont identiques et possèdent les mêmes propriétés.

• Des atomes peuvent s’unir pour former un groupe d’atomes liés ensemble, que l’on nomme « molécule » (voir la gure 4). Les molécules ont des propriétés diérentes de celles des atomes qui les composent.

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FIGURE

• Des atomes d’éléments diérents ont des masses et des propriétés diérentes. Par exemple, les atomes de carbone et d’oxygène sont diérents et ils possèdent des propriétés diérentes. 4 Une molécule d’eau

est constituée d’un atome d’oxygène (rouge) et de deux atomes d’hydrogène (blancs).

Chapitre 1 | L’organisation de la matière

5

FIGURE

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.1

Une des découvertes de Dalton est que les atomes peuvent se lier les uns aux autres pour former des structures plus complexes qu’on appelle des molécules. Les atomes sont donc semblables aux blocs d’un jeu de construction, qui sont les plus petites unités du jeu. Les possibilités de combinaison des atomes sont innies, comme celles des blocs. De même que les blocs, on ne peut pas couper les atomes : ils sont indivisibles (voir la gure 5). 5 Les atomes se lient

entre eux. Les atomes sont semblables aux blocs d’un jeu de construction : ils peuvent s’assembler d’une multitude de façons. Électron

FIGURE

Noyau

6 Une représentation

moderne de l’atome. On sait aujourd’hui que l’atome est constitué de particules plus petites.

FLA SH

Depuis John Dalton, de très nombreux scientiques ont étudié les atomes. Certains ont proposé des modèles atomiques plus complexes (voir la gure 6). On a fait aussi d’autres découvertes. Ainsi, on connaît aujourd’hui la taille des atomes. Pour donner une idée de leur petitesse, un seul grain de sable contient environ 1018 atomes. C’est 1 000 000 000 000 000 000 d’atomes ! On sait aussi maintenant que l’atome est constitué de particules plus petites et qu’il n’est donc pas indivisible. Les réactions nucléaires provoquées à l’aide d’une technologie sophistiquée permettent d’ailleurs de briser des atomes en deux. Ce type de réaction est notamment utilisé dans les réacteurs nucléaires servant à produire de l’électricité, mais aussi dans les bombes atomiques. Même s’il existe des particules plus petites que lui, on considère que l’atome est le plus petit constituant de la matière. On connaît un peu plus d’une centaine d’atomes diérents. Ils sont classés dans le tableau périodique des éléments, que nous étudierons à la section 1.2. Ces atomes sont les éléments de base de toute la matière existante.

info

La représentation des atomes Les atomes sont souvent représentés sous la forme de petites boules de couleur. Leur forme réelle n’est cependant pas aussi parfaite et leur structure est beaucoup plus complexe. Seulement, il est plus utile de les illustrer de cette façon. Par convention, on utilise certaines couleurs pour représenter les atomes les plus courants. Voici quelques couleurs utilisées par les scientiques du monde entier pour illustrer certains atomes.

Les couleurs utilisées pour représenter certains atomes

Hydrogène

6

L’univers matériel

Carbone

Azote

Oxygène

Chlore

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ACTIVITÉS Qu’est-ce qu’un atome ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Où trouve-t-on des atomes ?

3

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.1

1

Énoncé

Vrai

Faux

a) Les atomes sont trop petits pour être visibles. b) Les atomes sont tous identiques. c) Tous les atomes d’oxygène sont identiques. d) Selon Dalton, il est impossible de couper un atome en deux. e) Seuls les solides et les liquides sont composés d’atomes. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

4

Selon le modèle de Dalton, pourquoi dit-on que l’atome est la plus petite particule de matière ?

5

Comment appelle-t-on un groupe d’atomes liés ensemble ?

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Chapitre 1 | L’organisation de la matière

7

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.1

8

6

Démocrite et Dalton avaient une conception semblable de la matière. Ils croyaient tous deux que la matière est composée d’atomes. Comment Dalton a-t-il exploité l’idée de Démocrite ?

7

Associez chacun des énoncés suivants (colonne de gauche) à la caractéristique correspondante du modèle atomique de Dalton (colonne de droite). Énoncé

Caractéristique du modèle atomique de Dalton

a) L’oxygène contenu dans un ballon et une tige de cuivre sont composés d’atomes différents.

1) Des atomes peuvent se réunir pour former des molécules.

b) On trouve des atomes dans les solides, les liquides et les gaz.

2) Les atomes sont indivisibles.

c) Dans une feuille d’aluminium, tous les atomes sont identiques.

3) Les atomes sont trop petits pour être visibles.

d) On fait réagir l’hydrogène avec l’oxygène pour former de l’eau.

4) Des atomes d’éléments différents ont des masses et des propriétés différentes.

e) Un atome de carbone ne peut pas se couper en deux.

5) Des atomes d’un même élément sont identiques entre eux.

f) Il est impossible de distinguer les atomes sur un ruban de magnésium.

6) La matière, quelle que soit son état, est constituée d’atomes.

8

Le modèle de Dalton compare les atomes aux blocs d’un jeu de construction. En quoi les atomes et les blocs de construction se ressemblent-ils ?

9

Le mot « atome » vient du mot grec atomos qui signie : « que l’on ne peut diviser ou couper ». Cette dénition de l’atome n’est pas tout à fait exacte. Expliquez pourquoi.

L’univers matériel

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a) On dit des états solide et liquide qu’ils sont des états concentrés de la matière. Expliquez cette afrmation dans vos mots.

b) On dit de l’état gazeux qu’il est un état peu concentré de la matière. Expliquez cette afrmation dans vos mots.

11

Trouve-t-on plus d’atomes dans un litre d’eau liquide ou dans un litre de vapeur d’eau ? Expliquez votre réponse.

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.2

10

1.2 Les éléments et le tableau périodique des éléments Toute la matière présente dans l’Univers est constituée d’atomes. Ceux-ci sont comparables aux blocs d’un jeu de construction : ils ne sont pas identiques, ils ont des tailles et des propriétés diérentes. On dénombre un peu plus d’une centaine d’atomes distincts que l’on nomme éléments. Ils sont classés dans le tableau périodique des éléments. Le mot « élément » désigne non seulement les atomes groupés dans le tableau périodique, mais aussi des substances formées d’un seul type d’atome. Par exemple, un morceau de fer pur (Fe), qui contient uniquement des atomes de fer, est considéré comme un élément (voir la gure 7, à la page suivante). Une molécule peut elle aussi être considérée comme un élément si elle ne contient qu’un seul type d’atome. Par exemple, le diazote (N2) et le dioxygène (O2), les deux principaux gaz présents dans l’air que nous respirons, sont des éléments, car leurs molécules sont constituées d’atomes identiques (voir la gure 8, à la page suivante). L’eau (H2O), par contre, est constituée de deux types d’atomes différents : l’hydrogène (H) et l’oxygène (O), liés entre eux pour former des molécules. L’eau n’est donc pas un élément. La plupart des substances, telles que le dioxyde de carbone (CO2), le sel de table (NaCl), le plastique et l’essence, sont formées de molécules ou de mélanges de molécules diérentes. Ces substances ne sont donc pas des éléments.

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DÉFI NITI ON

Un élément est une substance pure constituée d’un seul type d’atome. On nomme aussi « élément » les différents types d’atomes représentés dans le tableau périodique des éléments.

Chapitre 1 | L’organisation de la matière

9

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.2

7 Un atome de fer (Fe) et un morceau de fer pur. Ils sont tous deux considérés comme des éléments parce que tous leurs atomes sont identiques.

FIGURE

FIGURE

Dioxygène (O2)

8 Une molécule de dioxygène (O2) et le gaz contenu dans une bonbonne de dioxygène (O2). Ils sont tous deux considérés comme des éléments parce que tous leurs atomes sont identiques.

LE TABLEAU PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS DÉFI NITI ON

Le tableau périodique des éléments groupe et classie tous les éléments présents dans l’Univers. Il fournit des indications sur chacun d’entre eux : le nom de l’élément, le symbole chimique, la masse atomique relative, le numéro atomique, etc.

Tous les éléments qui composent l’Univers sont groupés dans le tableau périodique des éléments (voir le tableau 2, à la page 13). Chacun d’entre eux y occupe une case. Ils sont classés par ordre croissant de numéro atomique. Sauf quelques exceptions, les éléments sont aussi rangés par ordre croissant de masse atomique relative. En plus de classer les éléments selon un ordre logique, le tableau périodique donne habituellement pour chacun d’eux les indications suivantes : le numéro atomique, la masse atomique relative, le nom de l’élément et le symbole chimique.

Le numéro atomique En plus de servir à la classication des éléments, le numéro atomique fournit des renseignements sur la structure interne d’un atome.

La masse atomique relative Les atomes sont beaucoup trop petits et légers pour qu’il soit possible de mesurer leur masse en grammes. Ainsi, l’atome d’uranium, qui est l’atome naturel le plus massif, a une masse de 4 × 10−22 g, soit 0,000 000 000 000 000 000 000 4 g. An de simplier l’expression de la masse atomique et les calculs qui s’y rapportent, on compare entre elles les masses des atomes. C’est ce qu’on appelle la masse atomique relative. On compare les diérents atomes à celui de l’hydrogène, dont la masse est de 1.

10

L’univers matériel

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FIGURE

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.2

Il en résulte que la masse de l’atome d’oxygène (masse atomique : 16) est 16 fois plus grande que celle de l’hydrogène (voir la gure 9). Quant à la masse de l’atome d’uranium (masse atomique : 238), elle est 238 fois plus grande que celle de l’hydrogène. On utilise parfois l’unité de masse atomique (uma) pour indiquer la masse des atomes. Par exemple, la masse de l’uranium est de 238 uma.

9 La masse atomique relative. Celle de l’atome d’oxygène (O) est

de 16. Cela signie qu’un atome d’oxygène est 16 fois plus massif qu’un atome d’hydrogène (H).

Le nom de l’élément Les noms des différents éléments ont des origines diverses. Par exemple, certains éléments découverts dans un passé assez récent ont été nommés en l’honneur d’un scientifique. C’est le cas de l’einsteinium (Es), qui rend hommage au physicien Albert Einstein (1879-1955). Le nom d’autres éléments évoque des dieux grecs ou romains. C’est le cas de l’uranium (U), dont le nom est associé au dieu romain du ciel, Uranus. Le nom d’un élément peut aussi se rapporter au lieu de sa découverte ou de sa production, comme le californium (Cf), synthétisé en Californie. Parfois, ce sont les propriétés d’une substance qui lui ont valu son nom. Par exemple, le mot « hydrogène » vient des mots grecs hydro et gène, et signie « qui engendre de l’eau », parce que l’hydrogène produit de l’eau en brûlant.

Le symbole chimique Chaque élément est représenté par un symbole chimique. Celui-ci est formé d’une lettre majuscule qui est parfois accompagnée d’une lettre minuscule. Les symboles chimiques sont souvent des abréviations du nom latin des éléments qu’ils représentent (voir le tableau 1, à la page suivante). Les symboles chimiques servent à désigner les éléments qui composent une molécule. Par exemple, la molécule d’eau peut Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Chapitre 1 | L’organisation de la matière

11

Cu L’UNIVERS MATÉRIEL 1.2

Cobre Espagnol

Cu Cuivre Français

être représentée par la formule chimique H2O, qui nous indique qu’elle contient des atomes d’hydrogène (H) et d’oxygène (O). Alors que les noms des éléments peuvent changer d’une langue à l’autre, les symboles chimiques restent toujours les mêmes (voir la gure 10). Cela facilite la communication entre les chimistes du monde entier. Ainsi, le fer, qui se dit iron en anglais, eisen en allemand, hierro en espagnol et ferro en italien, a le même symbole (Fe) dans toutes les langues. Tableau 1 Élément

Quelques éléments et leur symbole chimique Symbole chimique

Nom latin

Fe

Ferrum

Cu

Cupreum

Au

Aurum

C

Carbo

Sb

Stibium

Cu Copper

Fer

Anglais

Cu Cupreum

Cuivre

FIGURE

Latin

10 Le cuivre dans différentes langues. Quelle que soit la langue, les éléments conservent le même symbole chimique.

Or

Carbone

Antimoine

La couleur de la case Un tableau périodique en couleur fournit des renseignements additionnels sur l’état de l’élément à température ambiante (25 °C). La couleur de la case indique ainsi si tel ou tel élément est solide, liquide ou gazeux. Une couleur diérente est attribuée aux éléments synthétiques, c’est-à-dire à ceux qu’on ne trouve pas dans la nature parce qu’ils ont été fabriqués par l’être humain.

12

L’univers matériel

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Chapitre 1 | L’organisation de la matière

13

1

24

26

27

28

29

30

13

25

Bore 11

Béryllium 9

Lithium 7

5

Radium 226

Francium 223

105

Thorium 232

Actinium 227

91

90

Th

89

Ac

Praséodyme 141

Cérium 140

Lanthane 139

59

Protactinium 231

Pa

Pr

58

Ce

57

Dubnium 262

Db

Rutherfordium 261

Rf

Tantale 181

Ta

73

Niobium 93

Nb

41

Vanadium 51

V

La

89–103

104

88

Ra

87

Fr

Hafnium 178

Baryum 137

Césium 133

72

Hf

56

Zirconium 91

Ba

57–71

40

Zr

55

Yttrium 89

Y

Titane 48

Cs

Strontium 88

Rubidium 85

39

38

Sr

37

Rb

Scandium 45

Calcium 40

Potassium 39

Ti

Uranium 238

U

92

Néodyme 144

Nd

60

Seaborgium 263

Sg

106

Tungstène 184

W

74

Molybdène 96

Mo

42

Chrome 52

Cr

Neptunium 237

Np

93

Prométhium 145

Pm

61

Bohrium 262

Bh

107

Rhénium 186

Re

75

Technétium 98

Tc

43

Manganèse 55

Mn

Plutonium 244

Pu

94

Samarium 150

Sm

62

Hassium 265

Hs

108

Osmium 190

Os

76

Ruthénium 101

Ru

44

Fer 56

Fe

Ds

110

Platine 195

Pt

78

Palladium 106

Pd

46

Nickel 59

Ni

Rg

111

Or 197

Au

79

Argent 108

Ag

47

Cuivre 63,5

Cu

Cn

112

Mercure 201

Hg

80

Cadmium 112

Cd

48

Zinc 65

Zn

Américium 243

Am

95

Europium 152

Eu

63

Curium 247

Cm

96

Gadolinium 157

Gd

64

Berkélium 247

Bk

97

Terbium 159

Tb

65

Californium 251

Cf

98

Dysprosium 163

Dy

66

Meitnérium Darmstadtium Roentgenium Copernicium 266 269 272 285

Mt

109

Iridium 192

Ir

77

Rhodium 103

Rh

45

Cobalt 59

Co

31

Sc

20

Ca

19

K

Aluminum 27

Magnésium 24

Sodium 23

Einsteinium 252

Es

99

Holmium 165

Ho

67

Ununtrium 284

Uut

113

Thallium 204

Tl

81

Indium 115

In

49

Gallium 70

Ga

Al

12

Mg

11

Na

B

4

23

Masse atomique

1

Élément gazeux

Be

22

Nom de l’élément

Hydrogène

3

21

Symbole chimique

H

Li

Hydrogène 1

H

Numéro atomique

1

Élément solide

Tableau 2 Le tableau périodique des éléments

6

Fermium 257

Fm

100

Erbium 167

Er

68

Flérovium 285

Fl

114

Plomb 207

Pb

82

Étain 119

Sn

50

Germanium 73

Ge

32

Silicium 28

Si

14

Carbone 12

C

7

8

Lv

116

Polonium 209

Po

84

Tellure 128

Te

52

Sélénium 79

Se

34

Soufre 32

S

16

Oxygène 16

O

9

Uus

117

Astate 210

At

85

Iode 127

I

53

Brome 80

Br

35

Chlore 35,5

Cl

17

Fluor 19

F

2

Uuo

118

Radon 222

Rn

86

Xénon 131

Xe

54

Krypton 84

Kr

36

Argon 40

Ar

18

Néon 20

Ne

10

Hélium 4

He

70

Nobélium 259

No

102

Ytterbium 173

Yb

71

Lawrencium 262

Lr

103

Lutécium 175

Lu

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.2

Mendélévium 258

Md

101

Thulium 169

Tm

69

Ununpentium Livermorium Ununseptium Ununoctium 288 289 294 294

Uup

115

Bismuth 209

Bi

83

Antimoine 122

Sb

51

Arsenic 75

As

33

Phosphore 31

P

15

Azote 14

N

Élément liquide

Élément synthétique

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.2

Le tableau périodique peut contenir des indications supplémentaires sur la taille ou les points de fusion et d’ébullition des éléments. Notons que la disposition de ces diverses indications dans les cases peut varier d’un tableau périodique à l’autre. Il est donc important de toujours se reporter à la légende lorsqu’on consulte un tableau périodique.

FLA SH

histoire

Dimitri Ivanovitch Mendeleïev Le chimiste russe Dimitri Ivanovitch Mendeleïev a été l’un des premiers à s’intéresser à la classication des éléments. Il a remarqué que les propriétés de ces derniers reviennent périodiquement avec l’augmentation de la masse atomique. Par exemple, le sodium (Na), le potassium (K), le rubidium (Rb) et le césium (Cs) ont des propriétés très semblables, bien que les masses atomiques de ces éléments soient assez éloignées les unes des autres. C’est cette « périodicité » qui a donné son nom au tableau « périodique ». Se fondant sur les résultats de ses travaux, Mendeleïev a conclu qu’il était possible de prévoir les propriétés d’éléments non encore découverts. Le 101e élément, le mendélévium (Md), synthétisé en 1955, a été nommé en son honneur.

Dimitri Ivanovitch Mendeleïev (1834-1907).

ACTIVITÉS 1

Qu’est-ce qu’un élément ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

Vrai

Faux

a) Le tableau périodique classe les éléments selon leur état. b) Le numéro atomique du fer est 56. c) Le symbole chimique du fer est FE. d) Le numéro atomique du cuivre est 29. e) On mesure la masse des atomes en grammes.

14

L’univers matériel

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L’UNIVERS MATÉRIEL 1.2

Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

3

Quelle est l’utilité du tableau périodique ?

4

Indiquez le symbole chimique de chacun des éléments suivants :

5

a) Hélium

d) Sodium

b) Fluor

e) Potassium

c) Hydrogène

f) Tungstène

Indiquez le nom de chacun des éléments suivants : a) Li

d) B

b) Ar

e) Cr

c) Am

f) Cs

6

Classez les éléments suivants par ordre croissant de numéro atomique : Ag, As, O, C, I, Al, Na.

7

Classez les éléments suivants par ordre croissant de masse atomique : N, H, Au, Ne, Te, K, Fe.

8

L’eau (H2O) est-elle un élément ? Justiez votre réponse.

9

Le gaz dihydrogène (H2) est-il un élément ? Justiez votre réponse.

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Chapitre 1 | L’organisation de la matière

15

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.2

10

Pourquoi utilise-t-on différentes couleurs dans les cases du tableau périodique ?

11

Indiquez si les éléments gurant dans le tableau suivant se trouvent à l’état solide, liquide ou gazeux à température ambiante (25° C). Indiquez aussi ceux qui sont synthétiques (fabriqués par les humains).

Élément

Solide

Liquide

Gazeux

Synthétique

Lithium Azote Plutonium Oxygène Mercure Titane Carbone Brome Technétium Chlore

12

Dans le tableau périodique, les éléments sont classés par ordre croissant de masse atomique relative. Il y a toutefois quelques exceptions. Trouvez deux de ces exceptions, c’est-à-dire deux couples d’éléments qui sont classés par ordre décroissant de masse atomique.

13

Dessinez sur les plateaux de droite le nombre approprié d’atomes de l’élément spécié de façon à équilibrer les balances. a) Équilibrez la balance avec des atomes d’hydrogène.

b) Équilibrez la balance avec des atomes de bore.

16

L’univers matériel

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L’UNIVERS MATÉRIEL 1.2

c) Équilibrez la balance avec des atomes d’hydrogène.

d) Équilibrez la balance avec des atomes d’oxygène.

e) Équilibrez la balance avec des atomes de titane.

14

Complétez le tableau suivant à l’aide du tableau périodique.

Symbole chimique

Nom de l’élément

Numéro atomique

Masse atomique relative

Hydrogène 4 6 N Sodium 75 I 79 Hg

15

Il est important d’utiliser adéquatement les lettres majuscules et minuscules dans les symboles chimiques. Illustrez cette afrmation en expliquant la différence entre « CO » et « Co ». CO :

Co :

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Chapitre 1 | L’organisation de la matière

17

16

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.3

D’après vous, quel avantage y a-t-il à utiliser les mêmes symboles chimiques quelle que soit la langue que l’on parle ?

1.3 Les molécules

DÉFI NITI ON

Une molécule est un assemblage d’au moins deux atomes identiques ou différents, unis par des liens chimiques.

CO2 2 atomes d’oxygène

FIGURE

1 atome de carbone

11

La formule chimique du dioxyde de carbone est CO2.

18

L’univers matériel

La plupart des objets qui nous entourent sont formés de substances qui ne se trouvent pas dans le tableau périodique des éléments. En eet, il n’existe pas d’atomes de sucre, de plastique ou d’eau. Ces substances sont en fait constituées de molécules, c’est-à-dire d’atomes unis par des liens chimiques. On appelle composé une substance formée de molécules contenant des atomes diérents. (Il est important de se rappeler qu’un élément est une substance constituée d’un seul type d’atome.) Une molécule est habituellement désignée par sa formule chimique. Cette dernière s’écrit avec les lettres représentant les symboles chimiques des éléments présents dans la molécule. Les nombres inscrits en indice (en bas, à droite des éléments) indiquent combien d’atomes de chaque élément sont contenus dans la molécule. Si aucun nombre n’apparaît en indice, il n’y a qu’un seul atome de ce type dans la molécule (voir la gure 11). Les molécules peuvent être formées seulement de deux atomes. Parfois, ces atomes sont de la même sorte, comme c’est le cas du dioxygène (O2) que nous respirons. Le plus souvent, les molécules renferment plus d’un type d’élément. L’eau (H 2O), par exemple, contient de l’hydrogène (H) et de l’oxygène (O). Les molécules peuvent contenir un grand nombre d’atomes. Ainsi, le glucose (C6H12O6), un type de sucre, est un assemblage de 24 atomes (voir le tableau 3, à la page suivante).

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Tableau 3 Quelques molécules communes Nom de la molécule

Description

Représentation L’UNIVERS MATÉRIEL 1.3

Formule chimique N2

Diazote

Gaz qui représente près de 80 % de l’air.

H2O

Eau

Eau.

O2

Dioxygène

Gaz présent dans l’air qui est essentiel à la respiration des êtres vivants.

NH3

Ammoniac

Ingrédient présent dans les nettoyants pour vitres.

CO2

Dioxyde de carbone

Gaz carbonique, rejeté entre autres par les voitures.

C3H8

Propane

Gaz inammable utilisé dans les barbecues.

C6H12O6

Glucose

Sucre.

NaCl

Chlorure de sodium

Sel de table.

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Chapitre 1 | L’organisation de la matière

19

En se combinant pour former des molécules, les éléments perdent leurs propriétés initiales pour en acquérir de nouvelles. Ainsi, le dihydrogène, dans sa forme élémentaire (H2), est un gaz explosif alors que le dioxygène (O2) est un gaz nécessaire à la respiration. Lorsque des liens chimiques les unissent, ces deux éléments forment des molécules d’eau (H2O), qui ne sont ni explosives ni bonnes à respirer (voir la gure 12).

FIGURE

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.3

DES PROPRIÉTÉS DIFFÉRENTES

12 L’eau, un composé. Les propriétés de l’eau (H 2O) diffèrent de celles du dihydrogène (H2) et du dioxygène (O2).

Les propriétés du composé dièrent donc de celles des éléments qui le constituent.

DIVISER DES MOLÉCULES

FLA SH

Électrodes Source du courant électrique

FIGURE

Contrairement aux atomes, les molécules sont divisibles. Il est possible de séparer les atomes qui forment les molécules en brisant les liens chimiques qui les unissent. C’est ce qui se passe lorsqu’on fait circuler un courant électrique dans de l’eau. Ce procédé s’appelle l’électrolyse de l’eau. Dans l’électrolyse, des bulles de gaz se forment à la surface des deux électrodes. Ces gaz sont le dihydrogène (H2) et le dioxygène (O2). Ils sont constitués des atomes d’hydrogène et d’oxygène présents dans les molécules d’eau (H2O) (voir la gure 13).

13 L’électrolyse de l’eau. Au cours de ce processus, les gaz dihydrogène et dioxygène sont libérés.

histoire

L’ADN : toute une molécule ! En 1953, les physiciens James Watson et Francis Crick ont découvert la structure d’une molécule d’ADN (sigle de l’acide désoxyribonucléique) à la suite d’études faites au moyen des rayons X. La molécule d’ADN est essentielle à la vie et est présente dans la plupart des cellules des êtres vivants. Elle contient les informations génétiques propres à chaque individu. C’est la plus grosse molécule que l’on connaisse. Une seule molécule d’ADN compte plusieurs milliards d’atomes. Une fois dépliée, elle prend la forme d’une spirale constituée d’une double hélice, et sa longueur peut atteindre un mètre ! Une courte section d’une molécule d’ADN.

20

L’univers matériel

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1

Qu’est-ce qu’une molécule ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.3

ACTIVITÉS

Vrai

Faux

a) Le dioxygène (O2) est une molécule. b) Les molécules sont toujours constituées d’au moins deux atomes. c) Les molécules sont toujours constituées d’atomes différents. d) Une molécule peut être divisée. e) Une molécule possède les mêmes propriétés que les éléments qui la composent. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

3

4

Donnez la formule chimique des quatre molécules suivantes. a) Dioxygène :

c) Eau :

b) Dioxyde de carbone :

d) Sel de table :

Indiquez les noms des éléments qui composent les molécules suivantes ainsi que le nombre d’atomes de chaque élément. a) H2O :

d) NaCl :

b) C3H8 :

e) Fe2O3 :

c) MgCl2 :

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Chapitre 1 | L’organisation de la matière

21

L’UNIVERS MATÉRIEL 1.3

5

Le dihydrogène et le dioxygène sont des gaz qui ont des propriétés différentes. Qu’arrive-t-il à ces propriétés lorsque l’hydrogène et l’oxygène sont combinés chimiquement pour donner de l’eau ?

6

Quelle molécule obtiendra-t-on si on combine les atomes suivants ? Donnez la formule chimique de la molécule. a) 1 atome d’azote et 3 atomes d’hydrogène : b) 2 atomes d’hydrogène et 1 atome d’oxygène : c) 2 atomes de chlore : d) 4 atomes de carbone et 10 atomes d’hydrogène : e) 2 atomes d’hydrogène et 2 atomes d’oxygène : f) 6 atomes de carbone, 12 atomes d’hydrogène et 6 atomes d’oxygène :

7

Le sodium (Na) et le dichlore (Cl2) sont deux éléments dangereux. Le sodium est un métal qui s’enamme au contact de l’eau alors que le dichlore est un gaz irritant et toxique. Lorsque ces deux éléments s’unissent, ils forment un composé : le chlorure de sodium (NaCl), qu’on appelle aussi le sel de table. Étant donné que le sel de table est composé de deux éléments dangereux, est-il risqué d’en mettre sur nos aliments ? Justiez votre réponse.

22

L’univers matériel

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1

POUR FAIRE LE POINT

POUR FAIRE LE POINT Indiquez si les substances suivantes sont des composés ou des éléments. a) L’eau

f) L’oxygène

b) CH4

g) Na

c) Le sel de table

h) H2O

d) Le sucre

i) L’argon

e) Pb

j) Le propane

2

Expliquez pourquoi l’eau ne gure pas dans le tableau périodique des éléments.

3

Pour chacun des énoncés suivants, indiquez si on a affaire à un atome ou à une molécule. Énoncé

Atome

Molécule

a) Selon le modèle de Dalton, je suis indivisible. b) On me nomme aussi « élément ». c) Je contiens au moins deux éléments. d) Je suis divisible. e) Je gure dans le tableau périodique des éléments. f) On me nomme aussi « composé ». g) Les êtres vivants respirent de l’oxygène. h) Un clou est constitué de fer. i) Je suis composée d’atomes. 4

Complétez les phrases suivantes. Une molécule est un assemblage d’au moins deux formée d’une seule sorte d’atome, on l’appelle d’atomes sont présents, la molécule est un

. Si une

est

. Si au moins deux sortes . Le mot

est

utilisé pour désigner un type d’atome particulier.

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Chapitre 1 | L’organisation de la matière

23

POUR FAIRE LE POINT

5

Indiquez sous chacune des illustrations s’il s’agit d’un élément ou d’un composé.

a) 6

b)

c)

d)

e)

À partir de la masse atomique des différents atomes, calculez la masse des molécules suivantes. a) H2O

d) CO2

b) N2

e) CH4

c) C6H12O6 7

24

À température ambiante, l’hydrogène et l’oxygène sont tous deux à l’état gazeux. Pourtant, lorsqu’ils se combinent pour former de l’eau, celle-ci se présente habituellement à l’état liquide. Pourquoi la molécule d’eau ne se présente-t-elle pas sous le même état que les éléments qui la composent ?

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Continuellement, des changements se produisent dans notre environnement Par exemple, les feuilles des arbres changent de couleur à l’automne La neige fond et se change en ruisseaux au printemps Le bois d’un feu de camp se consume et se transforme en cendres et en fumée Un objet de métal abandonné aux intempéries se couvre de rouille Si le monde qui nous entoure change constamment, c’est parce que la matière elle-même change et se transforme

SOMMAIRE

CHAPITRE

LES T R ANSF OR MAT IO NS DE L A MAT IÈRE Rappel  26 2.1 Les changements physiques et chimiques  27 2.2 La conservation de la matière  36 2.3 Les mélanges et les solutions 43 2.4 La séparation des mélanges 50 Pour faire le point  55 Selon vous, de quelle façon se produisent les transformations de la matière ? Qu’arrive-t-il aux atomes et aux molécules qui participent à ces transformations ?

25

RAPPEL RAPPEL

• La plupart des substances peuvent exister dans les trois états : solide, liquide et gazeux. Elles peuvent aussi passer d’un état à un autre en perdant ou en absorbant de la chaleur. On nomme ces passages des changements d’états.

ui liq n tio

n

en sa tio

ris a po

Va

n io

Fusion

Liquide

e

at

lid

so

im bl

Co nd

Su

n

tio sa en

nd Co

de

Gaz

Solide

FIGURE

Solidication

R1

Les changements d’état de la matière.

• La masse est la mesure de la quantité de matière contenue dans un objet ou dans une substance. On la mesure à l’aide d’une balance. Les unités de mesure les plus fréquentes sont le gramme (g), le kilogramme (kg) et le milligramme (mg). Ces unités de mesure appartiennent au SI (système international d’unités). • La température est une mesure du degré d’agitation des particules qui composent un objet ou une substance. • Les propriétés caractéristiques d’une substance sont des propriétés qui lui sont propres et qui ne varient pas. Des substances diérentes ont des propriétés caractéristiques diérentes. Généralement, une propriété caractéristique permet d’identier une substance. Tableau A Les propriétés caractéristiques d’une substance Propriété caractéristique Point de fusion

26

Description Température à laquelle une substance solide fond et devient liquide.

Point d’ébullition

Température à laquelle une substance passe de l’état liquide à l’état gazeux.

Masse volumique

Rapport entre la masse et le volume d’une substance. Elle s’évalue généralement en grammes par centimètre cube (g/cm3).

L’univers matériel

Propriété caractéristique

Description

Dureté

Capacité d’un solide d’en rayer ou d’en user un autre.

Conductibilité thermique

Propriété que possède une subs­ tance de laisser passer la chaleur.

Conductibilité électrique

Propriété qu’a une substance de conduire l’électricité.

Solubilité

Propriété que possède une substance de se dissoudre dans une autre substance pour former une solution. La solubilité désigne aussi la quantité de soluté qu’il est possible de dissoudre dans un solvant donné. Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

D’autres transformations sont plus supercielles : elles ne changent pas la nature des substances, comme l’eau d’un lac qui gèle, par exemple, ou le bois qu’on coupe. On distingue deux types de transformations : les changements physiques et les changements chimiques. Pour comprendre ces deux types de changements, il faut pénétrer au cœur de la matière.

LES CHANGEMENTS PHYSIQUES Lorsque la nature de la substance demeure la même pendant une transformation, on a aaire à un changement physique (voir le tableau 4).

Tableau 4

14 Un fruit qui pourrit subit une transformation irréversible.

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.1

Tous les jours, on observe des transformations de la matière ou on utilise des objets ou des substances qui ont subi des transformations. On constate que certaines de ces transformations sont profondes et irréversibles. On peut penser, notamment, à un fruit qui pourrit (voir la gure 14), à une vieille automobile qui rouille ou à un immeuble rasé par un incendie.

FIGURE

2.1 Les changements physiques et chimiques

DÉFI NITI ON

Un changement physique est une transformation qui ne change pas la nature d’une substance. Les mêmes molécules sont présentes avant et après la transformation.

Quelques exemples de changements physiques

Changement physique

Exemples • Redresser un clou plié. • Casser les vitres d’une fenêtre. • Découper du papier. • Scier du bois.

Changements de forme

• Appliquer de la peinture. • Mélanger du sel et de l’eau. • Séparer l’eau du sel par évaporation. • Préparer une vinaigrette.

Mélanges ou séparation de mélanges • La condensation de l’eau. • Faire fondre du plomb. • L’eau d’un lac qui gèle. • La condensation solide formant un ocon de neige. Changements d’état Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Chapitre 2 | Les transformations de la matière

27

H2O (liquide)

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.1

H2O (solide)

Le fait que la nature de la substance demeure inchangée signie que la substance est composée des mêmes molécules avant et après la transformation. Un verre qu’on échappe et qui se brise en morceaux reste du verre. De l’eau qui gèle ou de la glace qui fond reste de l’eau (voir la gure 15).

FIGURE

Des propriétés généralement conservées

15 Un changement physique.

Les molécules d’eau (H2O) sont les mêmes, que l’eau soit à l’état solide (glace) ou à l’état liquide.

Puisqu’une substance reste la même pendant un changement physique, elle conserve certaines de ses propriétés caractéristiques. Une propriété caractéristique est toujours la même pour une substance donnée. Elle permet généralement d’identier celle-ci. Par exemple, un morceau de fer est toujours conducteur d’électricité, quelle que soit la forme qu’on lui donne. Même si on le coupe en deux, le point de fusion du fer reste inchangé. Par contre, les changements d’état et les mélanges peuvent modier certaines propriétés caractéristiques d’une substance. Ainsi, la masse volumique d’une substance est plus élevée à l’état solide qu’à l’état liquide (à l’exception de l’eau et de quelques autres substances). De plus, l’eau devient un excellent conducteur d’électricité si elle est mélangée à du sel, alors que, à l’état pur, elle est peu conductrice.

FIGURE

Des changements généralement réversibles

• les changements d’état (voir la gure 16) ; • les mélanges (voir la gure 17). Les changements physiques peuvent aussi être irréversibles. C’est le cas lorsque la substance change de forme. Par exemple, lorsque l’on coupe ou brise une brique en morceaux, il est impossible de rétablir sa forme d’origine.

FIGURE

16 Un changement d’état est une transformation réversible. Si on abaisse sufsamment sa température, l’eau passe à l’état solide. On peut ensuite la ramener à l’état liquide si on fait passer sa température au-dessus du point de fusion. Il en va de même avec plusieurs autres substances.

Les changements physiques sont généralement réversibles. Il est souvent possible de revenir en arrière après un changement physique et de rétablir la substance dans l’état où elle était avant la transformation. Par exemple, les changements physiques suivants sont réversibles :

17 Un mélange est une transformation

réversible. Il est possible de séparer les substances qui ont été mélangées. Un mélange d’eau et de sel peut être séparé par évaporation de l’eau.

28

L’univers matériel

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LES CHANGEMENTS CHIMIQUES

FIGURE

La combustion est un exemple de transformation chimique. Pendant une combustion, une substance combustible, habituellement à base de carbone, se transforme en gaz, libérant une certaine quantité d’énergie. Un feu de bois est un exemple de combustion (voir la gure 18). Les cendres et la fumée ont des propriétés diérentes de celles du bois et du dioxygène. Les propriétés caractéristiques de la substance ont donc complètement changé. La gure 19 illustre la transformation des molécules pendant la combustion du méthane, un des constituants du gaz naturel.

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.1

Lorsqu’une transformation modie la nature d’une substance, on parle alors de changement chimique. Les molécules présentes après la transformation ne sont pas les mêmes qu’avant la transformation. Les atomes qui formaient ces molécules ont brisé les liens qui les unissaient, puis se sont combinés ensemble de façon diérente. Ainsi, après un changement chimique, la substance obtenue n’est plus la même que la substance d’origine. Elle ne possède plus les mêmes propriétés caractéristiques.

18 Un changement chimique. Un feu de bois transforme le bois et le dioxygène de l’air en cendres et en fumée (dioxyde de carbone et vapeur d’eau).

DÉFI NITI ON

Un changement chimique est une transformation qui modie la nature d’une substance. La transformation a pour effet de créer des molécules différentes possédant d’autres propriétés.

+

2 O2

CO2 + 2 H2O

FIGURE

CH4

19 Une transformation de molécules. La combustion du méthane (CH4) combiné au dioxygène (O2) transforme ces gaz en dioxyde de carbone (CO2) et en vapeur d’eau (H2O). Des molécules différentes se sont formées avec les mêmes atomes.

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Chapitre 2 | Les transformations de la matière

29

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.1

Différents types de changements chimiques Les possibilités de transformations chimiques de la matière sont pratiquement innies. Le tableau 5 présente quelques exemples de changements chimiques. Tableau 5 Changements chimique

Quelques exemples de changements chimiques Exemple

Combustion

Description Un combustible brûle en présence de dioxygène. Il y a libération d’énergie sous forme de chaleur et de lumière.

La combustion d’une allumette Corrosion

Un métal se dégrade à la suite d’un contact prolongé avec le dioxygène. La formation de rouille

Polymérisation

Des molécules identiques sont attachées les unes aux autres pour former de très longues chaînes appelées « polymères ». La fabrication du plastique

Synthèse

La fabrication d’une molécule en laboratoire. La synthèse est très utilisée dans l’industrie pharmaceutique. La fabrication de médicaments

Des changements généralement irréversibles Les changements chimiques sont souvent irréversibles. Dans bon nombre de cas, il n’est pas possible de revenir en arrière et de rétablir les molécules telles qu’elles étaient à l’origine. Lors de la combustion du méthane (voir la gure 19, à la page 29), il est impossible de prendre la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone qui ont été produits pour les transformer à nouveau en méthane et en dioxygène. Pas plus qu’il n’est possible de refaire une bûche de bois avec la fumée et les cendres. Il existe toutefois certains types de réactions chimiques réversibles. Ces réactions ne seront cependant pas étudiées ici.

30

L’univers matériel

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Comme les molécules ne sont pas observables parce que trop petites, il faut d’autres indices pour déterminer s’il y a changement chimique. Le tableau 6 présente les principaux indices permettant de reconnaître un changement chimique. Il faut noter que ces indices ne nous assurent pas que l’on a aaire à un changement chimique. La production de gaz, le dégagement de chaleur ou même l’émission de lumière peuvent être dus à des changements physiques. Toutefois, les échanges de chaleur dans les changements chimiques sont généralement plus considérables que dans les changements physiques.

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.1

Des indices de changements chimiques

Le tableau 7, à la page suivante, présente une synthèse des principales caractéristiques des changements physiques et chimiques. Tableau 6 Les principaux indices de changements chimiques Indice Changement de couleur

Exemples (en gras, l’exemple illustré) • Le papier tournesol tourne au bleu au contact d’une base. • Le fer qui rouille devient rouge-orangé. • Une pomme coupée en deux brunit après quelques minutes. • Le bois noircit en brûlant.

Dégagement de gaz ou effervescence (production de gaz dans un liquide)

• Une pastille antiacide produit des bulles de gaz dans l’eau.

Dégagement ou absorption de chaleur

• La cuisson des aliments demande (absorbe) de la chaleur.

Émission de lumière

• Une luciole brille dans le noir par l’effet d’une réaction chimique.

• Des bulles apparaissent à la surface d’un métal plongé dans l’acide. • Un feu dégage de la fumée.

• Le compost dégage de la chaleur durant sa décomposition. • Un feu dégage de la chaleur.

• Le magnésium émet une lumière vive en brûlant. • Un feu émet de la lumière. Formation d’un précipité

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• Une substance solide résulte du mélange de deux solutions liquides.

Chapitre 2 | Les transformations de la matière

31

Tableau 7 Les principales caractéristiques des changements physiques et chimiques Changement physique L’UNIVERS MATÉRIEL 2.1

Exemples

Changement chimique

• Changement d’état

• Combustion

• Mélange

• Corrosion

• Changement de forme

• Polymérisation

• Séparation de mélange

• Synthèse

Nature de la substance

• La nature de la substance n’est pas modiée.

• La nature de la substance est modiée.

Molécules

• Les mêmes molécules sont présentes avant et après la transformation.

• Les molécules présentes après la transformation ne sont pas les mêmes qu’avant la transformation.

Propriétés caractéristiques

• Les propriétés caractéristiques sont généralement conservées.

• Les propriétés caractéristiques ne sont pas conservées.

Réversibilité ou irréversibilité

• Changement généralement réversible.

• Changement généralement irréversible.

LES CHANGEMENTS CHIMIQUES CHEZ LES ÊTRES VIVANTS Les êtres vivants sont le siège de très nombreuses transformations chimiques. En voici quelques exemples : • Tous les êtres vivants respirent. La respiration est une transformation très proche de la combustion, par laquelle nous allons chercher l’énergie contenue dans notre nourriture à l’aide du dioxygène présent dans l’air. • Les végétaux font la photosynthèse, un processus qui leur permet de produire le sucre et le dioxygène qui seront utilisés par la suite dans la respiration.

FIGURE

• Les animaux digèrent les aliments qu’ils mangent. La digestion permet de dégrader la nourriture avant son absorption dans le tube digestif. 20 Une modélisation par

• De nombreuses molécules sont synthétisées par les êtres vivants.

ordinateur d’une enzyme présente chez un être vivant.

Les changements chimiques chez les êtres vivants ne ressemblent pas tout à fait aux changements chimiques qui se produisent dans la matière inerte. La plupart des transformations chez les êtres vivants sont facilitées par des enzymes (voir la gure 20). Les enzymes sont de très grosses molécules qui jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement de l’organisme. Elles lui permettent d’eectuer rapidement des changements chimiques qui, autrement, se feraient très dicilement. Les transformations chimiques qui ont lieu chez les êtres vivants se nomment réactions biochimiques.

32

L’univers matériel

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FLA SH

info

La cuisine est un véritable laboratoire. De nombreuses transformations se produisent au cours de la préparation d’un repas. Bien sûr, le mélange des différents ingrédients constitue une transformation physique. Mais il y a aussi des transformations chimiques. La plupart des changements chimiques proviennent de la cuisson des aliments. Le noircissement des aliments lorsqu’on les fait griller et le blanchissement des blancs d’œufs durant la cuisson sont des indices de changements chi miques. De même, le gonement de la pâte durant la cuisson (pain, biscuits, pizza, etc.) s’explique par un dégagement de gaz dû à un changement chimique. Quand nous faisons la Un changement chimique se produit lors de cuisine, nous sommes un peu chimistes ! la cuisson d’un œuf.

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.1

La chimie dans la cuisine

ACTIVITÉS 1

Qu’est-ce qu’un changement physique ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Qu’est-ce qu’un changement chimique ? Donnez une dénition dans vos mots.

3

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

Vrai

Faux

a) Un changement physique conserve les mêmes molécules. b) Les changements d’état sont des changements chimiques. c) De nouveaux atomes se forment à la suite d’un changement chimique. d) Une production de gaz indique toujours un changement chimique. e) En général, une substance conserve ses propriétés à la suite d’un changement physique. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

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Chapitre 2 | Les transformations de la matière

33

4

Pour chacune des transformations suivantes, indiquez s’il s’agit d’un changement physique ou chimique.

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.1

a) Une banane devient noire quand elle est trop mûre. b) On fait fondre un bijou en argent. c) On fabrique des planches avec un tronc d’arbre. d) On brûle des bûches dans un feu de camp. e) On fait bouillir de l’eau. f) On prépare une vinaigrette avec de l’huile et du vinaigre. g) Une plaque de cuivre change de couleur au contact d’un acide. h) Un jouet uorescent devient lumineux lorsqu’on brise la paroi qui sépare les deux liquides qu’il contient. i) On peut plier du verre si on le chauffe sufsamment. j) La digestion des aliments. 5

Parmi les transformations de la question 4, indiquez lesquelles sont réversibles et lesquelles sont irréversibles. • Transformations réversibles : • Transformations irréversibles :

6

Lorsqu’une chandelle brûle, un changement chimique se produit. Quels sont les indices de ce changement ?

7

Pour chacune des transformations suivantes, donnez un exemple qui diffère de ceux qui ont été donnés jusqu’ici. a) Changement physique :

b) Changement chimique :

c) Transformation réversible :

d) Transformation irréversible :

8

34

Expliquez pourquoi la plupart des propriétés d’une substance sont conservées à la suite d’un changement physique.

L’univers matériel

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Pour chacun des énoncés suivants, indiquez s’il s’agit d’un changement chimique ou d’un changement physique.

Énoncé

Changement chimique

Changement physique

a) Transformation généralement réversible. b) Transformation généralement irréversible. c) La substance conserve certaines de ses propriétés. d) La substance perd ses propriétés. e) Changement qui implique beaucoup d’énergie (chaleur).

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.1

9

f) Changement qui implique peu d’énergie. g) La substance change de couleur au cours de la transformation. h) La substance change d’état au cours de la transformation. i) Un gaz est dégagé lors de la transformation. j) Un solide apparaît lors du mélange de deux liquides. 10

a) Que signie l’énoncé « Un changement physique ne change pas la nature de la substance » ?

b) Donnez un exemple de transformation dans laquelle la nature de la substance reste inchangée.

11

Expliquez l’énoncé suivant à l’aide d’un exemple : « Les changements chimiques modient les propriétés d’une substance. »

12

Pour chacune des transformations suivantes, indiquez si la propriété en gras est conservée ou non.

Transformation

Propriété conservée

Propriété non conservée

a) Un morceau de verre a une masse volumique de 2,5 g/cm3. On le brise en petits morceaux. b) L’eau possède une faible conductibilité électrique. On procède à l’électrolyse de l’eau qui se transforme en dihydrogène et en dioxygène. c) Un morceau de bois a une masse volumique de 0,7 g/cm3. On brûle le morceau de bois qui se transforme en gaz et en cendres. d) Le fer a une conductibilité électrique élevée. On fait fondre un morceau de fer en le chauffant. e) Le dioxygène a un point d’ébullition de -183°C. On fait exploser du dihydrogène en le mettant en présence de dioxygène. Les deux gaz se transforment en vapeur d’eau. Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Chapitre 2 | Les transformations de la matière

35

2.2 La conservation de la matière L’UNIVERS MATÉRIEL 2.2

Les changements physiques ou chimiques modient souvent de façon marquée l’apparence de la matière. Qu’on pense à un objet métallique qui rouille ou à un bonhomme de neige qui fond au printemps. Dans les changements subis par la matière, une chose essentielle demeure cependant inchangée : les atomes. Les atomes sont indivisibles et par conséquent indestructibles. (Les réactions nucléaires font exception.) Au cours d’une transformation physique ou chimique, les atomes restent les mêmes. Leur nombre ne change pas non plus. Ce sont là des faits qui se rattachent à la loi de la conservation de la matière (voir le tableau 8). Tableau 8 La loi de la conservation de la matière Aspect de la loi

Description

Conservation de la masse

La masse totale des substances présentes avant la transformation est égale à la masse totale de celles présentes après la transformation.

Conservation du nombre d’atomes

Le nombre d’atomes des différents éléments est le même avant et après une transformation.

Conservation de la nature des atomes

Un élément reste le même au cours d’une transformation.

LA CONSERVATION DE LA MASSE

FIGURE

La découverte de la loi de la conservation de la matière est due à Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794), un chimiste français ayant vécu avant la découverte de l’atome par John Dalton. Lavoisier, qui utilisait toujours une balance dans ses expériences, remarqua que la masse des produits qu’il obtenait à la suite d’une transformation était toujours égale à la masse des substances présentes au début de l’expérience. La quantité de matière était donc conservée pendant la transformation. Lavoisier énonça alors la phrase célèbre : « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. » 21 La conservation de la masse au cours d’un changement physique. La glace qui fond et l’eau qui résulte de la transformation ont la même masse.

36

L’univers matériel

Pour nous en convaincre, il sut de peser de la glace dans un récipient fermé et de peser l’eau obtenue une fois la glace fondue. La masse de la glace et celle de l’eau sont égales (voir la gure 21). Il en va de même avec les changements chimiques. Par exemple, si au cours du mélange de deux solutions liquides, il y a apparition d’un précipité solide, la balance conrme que la masse totale des

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deux liquides est égale à la masse totale du liquide et du solide obtenus (voir la gure 22). L’UNIVERS MATÉRIEL 2.2

Les apparences peuvent cependant être trompeuses. En eet, si on pèse une feuille de papier, puis ses cendres après l’avoir brûlée, on constate que la masse des cendres est beaucoup plus petite que celle du papier. Une partie de la matière n’est pas disparue durant la transformation : elle s’est échappée en fumée. Si on veut constater aisément la conservation de la matière au cours d’un changement chimique, il vaut mieux s’intéresser aux transformations qui ne font pas intervenir des gaz.

À partir de l’existence des atomes ainsi que des caractéristiques des changements chimiques et physiques, on peut expliquer pourquoi il y a conservation de la masse au cours de ces transformations. La gure 23 illustre la combustion du méthane, vue à la section 2.1 (page 29). Attardons-nous aux atomes qui composent chacune des molécules présentes dans l’équation. On remarque, à gauche de la èche, le méthane (CH 4) et le dioxygène (O 2) servant à sa combustion. On compte au total, dans ces molécules, 1 atome de carbone (C), 4 atomes d’hydrogène (H) et 4 atomes d’oxygène (O).

FIGURE

LA CONSERVATION DES ATOMES 22 La conservation de la masse au cours d’un changement chimique. La masse de la matière n’a pas changé au cours de cette transformation, malgré l’apparition d’un précipité solide (en jaune).

Au cours de la combustion, le méthane et le dioxygène se sont transformés en gaz carbonique (CO2) et en vapeur d’eau (H2O) (à droite de la èche). Combustion CH4

+

2 O2

FIGURE

Avant la transformation

CO2 + 2 H2O

Après la transformation

23 La combustion du méthane. La nature et le nombre d’atomes sont

les mêmes avant et après la combustion. Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Chapitre 2 | Les transformations de la matière

37

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.2

Mais on retrouve dans ces nouvelles molécules les mêmes atomes qu’avant la transformation, et dans la même quantité, soit 1 atome de carbone (C), 4 atomes d’hydrogène (H) et 4 atomes d’oxygène (O). Ce sont les mêmes atomes, ils sont simplement liés entre eux de façon diérente. Puisque les atomes sont les mêmes avant et après la transformation, la masse ne change pas durant la transformation.

FIGURE

Pour reprendre la comparaison avec le jeu de construction, c’est comme si on pesait une maison faite de blocs de construction, qu’on la démolissait et qu’on utilisait tous les blocs pour construire un vaisseau spatial. Si on le pèse, on constate que le vaisseau spatial a la même masse que la maison (voir la gure 24).

24 La conservation des atomes et de la masse.

Les deux constructions, faites avec les mêmes blocs, ont la même masse.

FLA SH

Au cours d’une transformation, les atomes conservent à la fois leur nombre et leur nature. Autrement dit, un changement physique ou chimique ne peut pas avoir pour eet de transformer un élément en un autre. Seules les réactions nucléaires peuvent modier la nature d’un atome.

histoire

L’alchimie L’alchimie régnait en maître au Moyen Âge (du 5e au 15e siècle). À cette époque, la chimie, telle qu’on la connaît aujourd’hui, n’existait pas encore. Elle est née avec les travaux de Lavoisier, plusieurs siècles plus tard. Les alchimistes possédaient quelques notions de chimie et effectuaient des transformations dans leur laboratoire. Leur but ultime était de découvrir la « pierre philosophale », censée avoir la propriété de transformer des métaux vils comme le plomb et le fer en métaux nobles tels que l’or et l’argent. Pendant des siècles, les alchimistes ont en vain cherché cette pierre ou tenté de découvrir un moyen de changer les métaux en or. On sait aujourd’hui que ce genre de transformation est impossible.

38

L’univers matériel

Un alchimiste dans son laboratoire. Les alchimistes cherchaient un moyen de transformer les métaux vils en argent ou en or.

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ACTIVITÉS Que signie l’expression « conservation de la matière » ? Donnez une explication dans vos mots.

2

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.2

1

Vrai

Faux

a) La masse est conservée au cours d’un changement physique. b) La masse n’est pas conservée au cours d’un changement chimique. c) Les atomes sont conservés au cours d’un changement chimique. d) Les molécules sont conservées au cours d’un changement chimique. e) Un atome peut se transformer en un autre atome au cours d’un changement chimique. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

3

Comment peut-on expliquer la conservation de la masse au cours d’un changement chimique ou physique ?

4

Pierre congèle 50,00 g d’eau. Quelle masse de glace devrait-il obtenir ?

5

Alicia fait réagir 21,63 g de la substance A avec 17,89 g de la substance B pour produire une nouvelle substance C. Réaction : Substance A + Substance B → Substance C Quelle sera la masse de la substance C ?

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Chapitre 2 | Les transformations de la matière

39

6

En faisant longtemps chauffer 80,00 g de la substance X, Murielle obtient deux nouvelles substances : Y et Z.

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.2

Réaction : Substance X

Substance Y + Substance Z

Quelle masse de la substance Y Murielle a-t-elle recueillie si la transformation a produit 31,44 g de la substance Z ?

7

Véronique pèse 15,88 g de cuivre en poudre qu’elle fait ensuite chauffer dans un bol de céramique. Elle remue la poudre de cuivre, qui est de couleur rosée. Après quelques minutes, la poudre est devenue noire. Elle pèse de nouveau la poudre noire obtenue et constate que la masse de celle-ci est de 19,88 g. Comment la masse a-t-elle pu augmenter au cours de cette transformation ? Expliquez votre réponse.

8

Pasqual afrme qu’il peut peser la fumée produite en brûlant des feuilles mortes. Voici sa méthode : • Il pèse les feuilles mortes sur une balance. • Il fait brûler les feuilles mortes. • Il recueille les cendres et les pèse. • Il dit que la masse de la fumée est égale à la masse des feuilles mortes moins celle des cendres. Voici une description sommaire de la transformation liée à la combustion des feuilles mortes : Réaction : Feuilles mortes + Dioxygène → Cendres + Fumée Est-ce que la méthode de Pasqual permet vraiment de connaître la masse de la fumée ? Expliquez votre réponse.

9

La transformation chimique suivante est-elle possible ? Expliquez pourquoi. 3 NH3 + 2 O2

40

L’univers matériel

4 CO2 + AlH9

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En vous inspirant de la loi de la conservation de la matière, dessinez le nombre exact de molécules de chaque sorte pour compléter les réactions suivantes. Pour vous aider, dénombrez les atomes de chaque élément avant et après la transformation. a) H2O(liquide)

? H2O(gaz)

b) 2 H2O

? H2 +

c) C3H8

+

d) 2 Na +

5 O2

? CO2 +

Cl2

? NaCl

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L’UNIVERS MATÉRIEL 2.2

10

? O2

? H2O

Chapitre 2 | Les transformations de la matière

41

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.2

42

e) ? C + ? H2

CH4

f) 2 H2 + O2

? H2O

g) ? HCl + ? NaOH

NaCl + H2O

h) H2 + 1 Cl2

? HCl

L’univers matériel

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2.3 Les mélanges et les solutions Un mélange est une association de plusieurs substances. Une substance pure est formée d’une seule sorte de molécule. Les molécules qui la composent sont donc toutes identiques.

L’eau du robinet est principalement composée de molécules d’eau, mais elle contient aussi d’autres substances telles que des sels et des minéraux dissous (sodium, chlore, calcium, etc.). Il existe deux types de mélanges : les mélanges homogènes et les mélanges hétérogènes.

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.3

DÉFI NITI ONS

À peu près tout ce qui nous entoure est composé de plusieurs substances. C’est le cas, par exemple, de l’air que nous respirons, du livre que nous lisons et de l’ampoule qui nous éclaire. Tous sont constitués de plusieurs substances : ce sont des mélanges (voir la gure 25). Dans la nature, on trouve rarement des substances pures, c’est-à-dire des substances qui ne sont pas mélangées avec au moins une autre substance.

LES MÉLANGES HOMOGÈNES ET HÉTÉROGÈNES On classe les mélanges selon qu’ils contiennent une ou plusieurs phases. On désigne par phase les diérentes parties qu’il est possible de distinguer dans le mélange. Une phase peut être solide, liquide ou gazeuse. Le tableau 9, à la page suivante, présente quelques exemples de mélanges comportant une ou plusieurs phases.

A

B FIGURE

Un mélange comportant plusieurs phases est un mélange hétérogène (voir la gure 26A). Il est possible de distinguer les diérents constituants de ce type de mélange. C’est le cas de la soupe aux légumes ainsi que d’un biscuit aux pépites de chocolat (voir le tableau 9, à la page suivante).

A

25 Des mélanges autour de nous. A L’air que nous respirons et B l’eau que nous buvons sont des mélanges.

B

Phase liquide (huile) Phases solides (herbes et épices) DÉFI NITI ON

FIGURE

Phase liquide (vinaigre)

26 Hétérogène ou homogène ? A Cette vinaigrette est un mélange hétérogène. On y distingue l’huile et le vinaigre, tous deux en phase liquide, ainsi que les différentes herbes et épices en phases solides. B Le chocolat est un mélange homogène. On ne peut distinguer ses constituants : le cacao, le sucre et le gras.

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Un mélange hétérogène est constitué de phases dont on peut distinguer les différents constituants.

Chapitre 2 | Les transformations de la matière

43

Tableau 9 Quelques exemples de mélanges

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.3

Mélange

Phase présente

Soupe aux légumes

Biscuit aux pépites de chocolat

Type de mélange

Liquide : bouillon

Hétérogène

Solide : légumes

Solide : pépites de chocolat et pâte à biscuit

Hétérogène

Liquide : boisson sucrée Boisson gazeuse

Jus d’orange

Hétérogène

Gazeuse : dioxyde de carbone (CO2) Liquide : jus

Hétérogène

Solide : pulpe

Vin

Liquide : vin (eau, alcool, sucres, minéraux, etc.)

Homogène

Air

Gazeuse : diazote (N2), dioxygène (O2)

Homogène

Eau potable

Liquide : eau (H2O), sels minéraux, etc.

Homogène

Lait

Liquide : eau Liquide : gras

Hétérogène

FIGURE

Un mélange dans lequel on peut distinguer à l’œil nu plusieurs couleurs est aussi un mélange hétérogène (voir la gure 27).

27 Un mélange hétérogène.

Une crème glacée napolitaine est un mélange hétérogène.

44

L’univers matériel

Lorsqu’un liquide est opaque, comme de la peinture, du lait ou un jus d’orange, cela indique la présence de petites particules, généralement solides, en suspension dans le liquide. Deux phases sont alors présentes, même s’il faut un microscope pour pouvoir les distinguer. Le mélange est hétérogène. On parle d’un mélange homogène lorsqu’il n’y a qu’une seule phase visible (voir la gure 26B, à la page précédente). C’est le Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.3

cas du bronze, car on ne distingue qu’une seule phase solide, constituée par le cuivre et l’étain. L’air et l’eau potable sont des mélanges homogènes, car il est impossible de distinguer leurs diérents constituants. DÉFI NITI ON

Un mélange homogène présente une seule phase visible. Les différents constituants sont impossibles à distinguer.

LES SOLUTIONS

Le soluté et le solvant peuvent être à l’état solide, liquide ou gazeux. L’eau constitue le solvant le plus courant. Les solutions dans lesquelles le solvant est l’eau ont la caractéristique d’être transparentes avec une seule phase visible (voir la gure 28). Comme les autres solutions, elles forment des mélanges homogènes.

FIGURE

Une solution est un mélange homogène dans lequel une substance est dissoute dans une autre. La substance qui se dissout, que l’on nomme le soluté, se désagrège : ses molécules se séparent les unes des autres et s’associent à celles de l’autre substance. Cette autre substance, que l’on nomme le solvant, est celle dans laquelle se fait la dissolution. Le solvant est toujours en plus grande quantité que le soluté. Par exemple, le sel et l’eau dans lequel il est dissous forment une solution. Le sel est le soluté et l’eau, le solvant. 28 Un mélange homogène.

Cette solution transparente d’eau et de sulfate de cuivre est un mélange homogène.

DÉFI NITI ON

Une solution est un mélange homogène dans lequel un soluté, généralement solide, est dissous dans un solvant, généralement liquide.

FLA SH

histoire

L’âge du bronze L’origine de la métallurgie remonte à environ 4500 ans av. J.-C. Ayant acquis la maîtrise du feu et disposant de fours pouvant atteindre une température supérieure à 1000 °C, les êtres humains ont pu créer des alliages de métaux en les faisant fondre ensemble. C’est ainsi que le bronze, un alliage de cuivre et d’étain, est apparu. Composé de plus de 60 % de cuivre, le bronze donnait des armes et des outils plus résistants. Il peut aussi contenir de petites quantités de plomb, d’aluminium ou d’autres métaux. On peut augmenter sa dureté en lui ajoutant un peu d’arsenic. Le bronze fut largement utilisé avant d’être supplanté par le fer, vers l’an 1000 av. J.-C.

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Une pointe de harpon. Cette arme faite de bronze date d’environ 3000 ans av. J.-C.

Chapitre 2 | Les transformations de la matière

45

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.3

ACTIVITÉS 1

Qu’est-ce qu’un mélange ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Qu’est-ce qui distingue un mélange homogène d’un mélange hétérogène ? Mélange homogène :

Mélange hétérogène :

3

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

Vrai

Faux

a) Un mélange homogène comporte une seule phase. b) Un mélange hétérogène comporte toujours des phases différentes. c) Une solution transparente est un mélange homogène. d) L’eau pure est un mélange d’hydrogène et d’oxygène. e) Un mélange est toujours composé de deux substances. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

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4

Dans le tableau suivant :

b) Indiquez les phases présentes (solide, liquide, gazeuse) dans chacun des exemples. Il peut y avoir plusieurs phases pour un même état (exemple: solide-solide).

Mélange homogène

Mélange hétérogène

La ou les phases présentes

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.3

a) Indiquez par un crochet si les mélanges sont homogènes ou hétérogènes. Ne cochez pas s’il ne s’agit pas d’un mélange.

Sirop d’érable

Eau salée

Gâteau aux noix

Fer

Jus de tomate

Laiton (alliage de cuivre et de zinc)

Air

Eau du robinet

Vinaigrette

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Chapitre 2 | Les transformations de la matière

47

5

Pour chacune des caractéristiques suivantes, indiquez si elle correspond à un mélange homogène ou à un mélange hétérogène.

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.3

a) Liquide opaque : b) Liquide transparent : c) Présente une phase : d) Présente plusieurs phases : e) Contient un solide et un liquide : f) Présente plusieurs couleurs : 6

Le lait tiré directement de la vache est riche en gras (A). Lorsqu’on laisse le lait reposer, le gras monte à la surface et forme une couche de crème (B). À l’usine de transformation, une partie de ce gras (la crème) est enlevée. Le reste du gras est homogénéisé avec la partie liquide du lait. Le gras est alors réduit en gouttelettes tellement petites qu’elles ne peuvent pas monter à la surface (C). A.

B.

C.

a) Une fois reposé, le lait tiré directement de la vache est-il un mélange homogène ou un mélange hétérogène ? Expliquez votre réponse.

b) Le lait homogénéisé est-il un mélange homogène ou un mélange hétérogène ? Expliquez votre réponse.

7

48

Qu’est-ce qu’une solution ? Donnez une dénition dans vos mots.

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8

Une scientique prépare une solution en faisant dissoudre de l’hydroxyde de sodium solide dans de l’eau.

b) Identiez le solvant. c) S’agit-il d’un mélange homogène ou d’un mélange hétérogène ? Expliquez pourquoi.

9

Dans une solution, est-ce le soluté ou le solvant qui se trouve en plus grande quantité ?

10

Décrivez l’interaction entre le soluté et le solvant.

11

Voici trois étapes dans la « vie » d’une boisson gazeuse. Pour chacune de ces étapes, indiquez s’il s’agit d’un mélange homogène ou d’un mélange hétérogène, et expliquez votre réponse.

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.3

a) Identiez le soluté.

a) Une bouteille de boisson gazeuse qui n’est pas ouverte. On ne voit pas de bulles dans le liquide.

b) On débouche la bouteille et on vide son contenu dans un verre. On voit des bulles apparaître dans le liquide.

c) Une bouteille ouverte depuis plusieurs semaines. On ne voit plus de bulles dans le liquide, car tous le gaz s’est échappé de la boisson.

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Chapitre 2 | Les transformations de la matière

49

2.4 La séparation des mélanges

FIGURE

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.4

Nous avons vu que bon nombre d’objets, de préparations et d’aliments sont des mélanges de plusieurs substances. S’il n’est pas rare que nous soyons en présence de mélanges, il arrive parfois que l’on doive en séparer les constituants.

29 Une pompe munie d’un ltre permet d’éliminer

les bactéries et les substances nuisibles présentes dans l’eau des lacs et des rivières.

Par exemple, on pourrait vouloir séparer un mélange de sable et de gravier an de récupérer le gravier pour un autre usage. En camping, pour que l’eau d’un lac ou d’une rivière puisse être consommée en toute sécurité, il est nécessaire d’en éliminer certains constituants nuisibles à la santé (voir la gure 29).

C’est toutefois dans les laboratoires que les techniques de séparation des mélanges sont le plus utilisées. En eet, pour obtenir une substance pure, il est souvent nécessaire de la séparer de toutes les autres substances qui l’accompagnent. La séparation comporte parfois plusieurs étapes successives. Il existe plusieurs techniques de séparation des mélanges. Par exemple : • la ltration ; • la centrifugation ; • la distillation ; • la décantation ; • l’évaporation ; • le tamisage. Le choix de la technique varie en fonction du mélange, de la substance que l’on doit séparer du reste du mélange et des phases du mélange. L’outil 1, Séparer des mélanges (pages 293 à 295), présente les principales techniques de séparation des mélanges ainsi que quelquesunes de leurs applications dans la vie courante. Plusieurs de ces techniques peuvent être utilisées successivement pour séparer un mélange qui contient plus de deux substances. Dans les usines d’épuration des eaux usées, par exemple, le procédé comporte des étapes successives de tamisage et de décantation. DÉFI NITI ON

Les techniques de séparation des mélanges servent à isoler ou à séparer des constituants des mélanges dans lesquels ils se trouvent.

50

L’univers matériel

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FLA SH

histoire

Bien qu’elle puisse paraître moderne à cause de sa relative complexité, la technique de la distillation a été inventée il y a environ 4000 ans. Les peuples de Mésopotamie (aujourd’hui l’Irak) utilisaient la distillation pour préparer des parfums. Cette technique fut populaire auprès des alchimistes grecs et à l’époque de l’Empire romain, surtout en raison de la demande croissante en alcools forts (eaux de vie), qui s’obtiennent seulement par la distillation de boissons fermentées. Comme, au cours de l’histoire, on a cherché constamment à améliorer la qualité des alcools, on s’est sans cesse appliqué à perfectionner la technique de distillation. Aujourd’hui, la distillation se pratique aussi dans l’industrie pétrolière, qui s’en sert pour séparer les différents constituants du pétrole.

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.4

La distillation : une technique vieille de 4000 ans

Un alambic utilisé pour la distillation.

ACTIVITÉS Pour répondre aux questions des activités suivantes, référez-vous à l’outil 1, Séparer des mélanges, aux pages 293 à 295. 1

Que signie l’expression « séparation des mélanges » ? Donnez une explication dans vos mots.

2

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

Vrai

Faux

a) On utilise la ltration pour séparer des solides de tailles différentes. b) La décantation sert à séparer un mélange qui comporte plusieurs phases. c) La différence de masse volumique permet de séparer des substances par décantation. d) On doit chauffer le mélange pour séparer ses constituants par évaporation. e) On peut séparer deux liquides par ltration. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

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Chapitre 2 | Les transformations de la matière

51

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.4

3

4

5

6

Associez les principes de séparation suivants à la technique de séparation appropriée. a) Utilise la gravité.

1) Tamisage

b) Basé sur la différence des points d’ébullition.

2) Filtration

c) Basé sur la différence de taille des particules.

3) Décantation

d) Utilise la force centrifuge.

4) Distillation

e) Utilise une membrane qui retient les solides.

5) Centrifugation

Associez les types de mélange suivants à la technique de séparation qui convient le mieux. a) Particules solides de tailles diverses.

1) Décantation

b) Mélange homogène de deux liquides.

2) Tamisage

c) Particules solides en suspension dans un liquide.

3) Évaporation

d) Mélange hétérogène de deux liquides (deux phases).

4) Distillation

e) Mélange homogène d’un solide dissous dans un liquide.

5) Filtration

Identiez les techniques de séparation illustrées ci-dessous. a)

c)

b)

d)

e)

Pour chacun des exemples suivants, indiquez quelle technique de séparation serait la plus appropriée. a) Geneviève veut enlever la pulpe de son jus d’orange. b) On veut retirer le sel de l’eau de mer pour la rendre potable. c) Sergio doit séparer le gravier du sable.

52

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e) Félicia a mis trop d’huile dans sa vinaigrette et elle veut en enlever. f) Dans un laboratoire, on veut rapidement recueillir des protéines solides en suspension dans l’eau. g) Perdue en forêt, Amélie veut nettoyer l’eau d’un lac avant de la boire. h) Charlie racle le fond d’une rivière à la recherche de pépites d’or. 7

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.4

d) Jonathan a ajouté du vin à une sauce pour en améliorer le goût. Il veut maintenant en retirer l’alcool.

Indiquez quelle technique de séparation a été utilisée dans chacun des exemples suivants. a) Sophie a « recyclé » sa vieille peinture en la passant au travers d’un bas de nylon pour en retirer les grumeaux. b) Émile verse doucement dans un verre son jus de pomme fait maison pour éviter de boire le dépôt qui se trouve au fond de la cruche. c) Les grains de riz qu’on a mis dans une salière ne s’en échappent pas lorsqu’on la renverse. d) On a fait bouillir de l’eau et on a recueilli la vapeur pour obtenir de l’eau pure. e) On obtient du sucre d’érable en faisant bouillir très longtemps l’eau d’érable.

8

Pour chacune des étapes du processus d’épuration des eaux présentées, indiquez le nom de la technique de séparation de mélange qui est utilisée. a) Au cours du dégrillage, l’eau est passée à travers des grilles an d’enlever les plus gros débris. b) Au cours du dessablage, le sable se dépose au fond du bassin. c) Au cours du dégraissage, les graisses et les huiles qui remontent à la surface sont raclées.

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Chapitre 2 | Les transformations de la matière

53

L’UNIVERS MATÉRIEL 2.4

9

On vous fournit un mélange constitué de plusieurs substances : eau, sable, huile et sel (dissous dans l’eau). Dans le tableau suivant, indiquez dans l’ordre les différentes techniques à utiliser pour séparer et recueillir chacune des quatre substances. Décrivez les manipulations à réaliser et précisez, s’il y a lieu, quelle substance est séparée des autres. Un exemple vous est donné pour la première technique.

Technique de séparation 1) Décantation.

Manipulation

Substance séparée

On verse délicatement les liquides dans un autre

Aucune.

récipient sans laisser passer le sable. 2)

3)

4)

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1

Au laboratoire, Fanny mélange deux solutions ayant des masses respectives de 57,86 g et de 88,19 g. Chaque solution est limpide et incolore. Lors du mélange des deux solutions, une substance rouge apparaît dans le liquide. Après avoir laissé le liquide au repos pendant une journée, Fanny remarque qu’un dépôt rouge solide s’est formé au fond du récipient. Elle verse délicatement le liquide dans un autre récipient et recueille le dépôt rouge. Après l’avoir laissé sécher, elle le pèse à l’aide d’une balance et note une masse de 21,26 g.

POUR FAIRE LE POINT

POUR FAIRE LE POINT

Répondez aux questions suivantes. a) Les solutions de départ sont-elles des mélanges homogènes ou hétérogènes ? Expliquez votre réponse.

b) Le liquide et le dépôt solide rouge obtenus après la transformation forment-ils un mélange homogène ou hétérogène ? Expliquez votre réponse.

c) De quel type de transformation chimique s’agit-il ?

d) Quelle technique de séparation de mélanges Fanny a-t-elle utilisée en versant le liquide dans un autre récipient ? e) Quelle technique de séparation de mélanges Fanny a-t-elle utilisée en laissant sécher le dépôt rouge ? f) Calculez la masse du liquide à la suite de la transformation chimique. Laissez des traces de vos calculs.

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Chapitre 2 | Les transformations de la matière

55

POUR FAIRE LE POINT

2

À l’aide de quelques expériences, Martin veut démontrer à ses parents la conservation de la matière au cours d’une transformation. Malheureusement, tout ne fonctionne pas comme prévu. Aidez Martin en lui expliquant ce qui cloche avec ses expériences. Martin pose un bécher rempli de glaçons sur une balance à éaux. Il note une masse de 181,43 g. Une fois les glaçons fondus, il constate que l’aiguille de sa balance a baissé légèrement.

a) La masse du contenu du bécher a-t-elle augmenté ou diminué ?

b) Expliquez pourquoi Martin n’a pas observé la conservation de la masse.

c) Proposez une solution pour résoudre ce problème.

Martin refait la même expérience en posant un couvercle sur son bécher. La masse du bécher avec les glaçons est de 188,07 g. Une fois les glaçons fondus, il est surpris de voir que l’aiguille de la balance est maintenant au-dessus du « 0 ».

d) La masse du contenu du bécher a-t-elle augmenté ou diminué ?

e) Expliquez pourquoi Martin n’a pas pu observer la conservation de la masse.

56

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3

Pour chacune des transformations suivantes, indiquez s’il s’agit d’un changement chimique ou d’un changement physique. Transformation

Changement chimique

POUR FAIRE LE POINT

f) Proposez une solution pour résoudre ce problème.

Changement physique

a) La préparation d’une solution. b) La préparation d’un mélange constitué de plusieurs substances. c) La séparation des constituants d’un mélange.

4

Vériez la conservation de la masse en calculant la masse totale des molécules avant et après chacune des transformations suivantes. Utilisez les masses atomiques pour calculer la masse des différentes molécules. CH4

a)

2 O2

+

CO2

+ 2 H2O

Avant

Après

CH4 :

CO2 :

2 O2 :

2 H2 O :

Masse totale :

Masse totale :

b) 2 H2

+

O2

2 H2O

Avant 2 H2 :

Après 2 H2 O :

O2 : Masse totale :

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Masse totale :

Chapitre 2 | Les transformations de la matière

57

C3H8

POUR FAIRE LE POINT

c)

+

5 O2

3 CO2

Avant

5

+

4 H2O

Après

C3H8 :

3 CO2 :

5 O2 :

4 H2O :

Masse totale :

Masse totale :

Expliquez, dans vos mots, le principe de fonctionnement des techniques de séparation suivantes. a) Décantation de deux liquides non miscibles (ne se mélangeant pas) superposés :

b) Distillation de deux liquides miscibles (formant un mélange homogène) :

6

58

La dissolution peut être utilisée comme technique de séparation. Donnez un exemple dans lequel la dissolution permettrait de séparer les constituants d’un mélange.

L’univers matériel

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SOMMAIRE

Chapitre 3 La reproduction humaine60 Chapitre 4 La diversité et le maintien de la vie  105

L’UNIVERS VIVANT

59

Tous les êtres vivants sont issus de stratégies de reproduction efcaces. Les êtres humains se reproduisent de manière sexuée grâce à des organes reproducteurs et à des processus complexes. Après la fécondation, il faut neuf mois pour que se développe un nouvel individu. Malgré la durée de ce processus, l’être humain est le moins autonome du règne animal à la naissance. Il doit franchir plusieurs stades de développement avant d’atteindre la pleine autonomie. Par ailleurs, l’être humain est la seule espèce qui recourt à des moyens pour contrôler les naissances et les infections transmissibles sexuellement et par le sang (ITSS). Que savez-vous au sujet de la reproduction humaine ?

60

SOMMAIRE

CHAPITRE

LA R EPRO DU CT IO N H UM A INE Rappel ........................................................................................... 61 3.1 Les organes reproducteurs ...................... 62 3.2 Les gamètes et la fécondation ............ 70 3.3 La grossesse .............................................................. 75 3.4 Les stades du développement humain ........................................................................... 82 Pour faire le point ........................................................... 88 3.5 La contraception ................................................. 90 3.6 Les infections transmissibles sexuellement et par le sang (ITSS)................................................. 96 Pour faire le point ........................................................ 104

RAPPEL • La reproduction est une activité fondamentale commune à tous les êtres vivants. Elle consiste à produire un ou plusieurs autres êtres vivants de façon asexuée ou sexuée. • Les animaux se reproduisent généralement par reproduction sexuée, c’est-à-dire par l’union de gamètes mâle et femelle. Chez les animaux, les gamètes mâles sont les spermatozoïdes et les gamètes femelles sont les ovules.

RAPPEL

La reproduction

• La fécondation peut se faire de manière interne ou externe. • La reproduction sexuée se fait en plusieurs étapes chez les animaux qui se reproduisent par fécondation interne : 1

Maturation des gamètes chez le mâle et la femelle.

2

Attirance (chez certaines espèces) et accouplement.

3

Fécondation (rencontre et fusion des gamètes mâle et femelle).

4

Formation d’une cellule qu’on appelle « œuf fécondé » ou « zygote ».

5

Développement du zygote, puis de l’embryon jusqu’à la formation d’un nouvel individu.

• Selon le lieu de développement de l’embryon, on classe les animaux en trois groupes : ovipares, vivipares ou ovovivipares. Tableau A Les modes de reproduction des animaux Mode de reproduction Ovipare

Description

Classes d’animaux

L’embryon se développe à l’extérieur du corps de la femelle, dans un œuf qui contient tout ce qui est nécessaire à sa croissance.

• Oiseaux • Amphibiens • La plupart des reptiles • La plupart des poissons

Vivipare

L’embryon se développe à l’intérieur du corps de la femelle, où il trouve tout ce qui est nécessaire à sa croissance.

Presque tous les mammifères

Ovovivipare

L’embryon se développe à l’intérieur du corps de la femelle, dans un œuf qui contient tout ce qui est nécessaire à sa croissance.

Certaines espèces de poissons, de reptiles et d’invertébrés

• Les descendants issus de la reproduction sexuée sont porteurs de la moitié du matériel génétique de chacun de leurs parents. Ce brassage génétique, ainsi que les erreurs de copie, sont en partie responsables de l’évolution des espèces qui se reproduisent de manière sexuée. • La théorie communément admise pour expliquer l’évolution des espèces est la sélection naturelle. La sélection naturelle est un des mécanismes qui interviennent au cours de l’évolution. Elle fait en sorte que les individus les mieux adaptés survivent et se reproduisent. Ce mécanisme permet d’expliquer l’adaptation des espèces à leur milieu.

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

61

3.1 Les organes reproducteurs Le système reproducteur humain regroupe l’ensemble des organes qui servent à la reproduction, c’est-à-dire les organes qui permettent de donner naissance à de nouveaux individus. Comme bon nombre de plantes et d’animaux qui ont une reproduction sexuée, les êtres humains sont dotés d’organes reproducteurs. Ces derniers produisent soit des gamètes mâles (spermatozoïdes), soit des gamètes femelles (ovules). Ces deux types de gamètes doivent s’unir pour former un nouvel individu. La fécondation est interne. Aussi, l’être humain est vivipare, comme presque tous les autres mammifères ; le développement de l’ovule puis de l’embryon se fait à l’intérieur du corps de la mère.

L’UNIVERS VIVANT 3.1

DÉFI NITI ON

Les organes reproducteurs sont l’ensemble des organes qui servent à la reproduction. Les principaux organes reproducteurs masculins sont : - le pénis ; - les testicules. Les principaux organes reproducteurs féminins sont : - les ovaires ; - les trompes de Fallope ; - l’utérus ; - le vagin.

Les organes reproducteurs de la femme et de l’homme dièrent entre eux (voir la gure 1). A

Les organes reproducteurs de la femme

FIGURE

Les organes reproducteurs de l’homme

B

1 Localisation des organes reproducteurs.

A Les organes reproducteurs masculins sont situés à l’extérieur du corps et dans le bas de l’abdomen. B Les organes reproducteurs féminins sont situés à l’intérieur du corps, dans le bas de l’abdomen.

LES ORGANES REPRODUCTEURS MASCULINS Les organes reproducteurs masculins sont situés en partie à l’extérieur du corps et en partie à l’intérieur (voir la gure 2 et le tableau 1, à la page suivante). Ils produisent les gamètes mâles (les spermatozoïdes) et assurent le dépôt de ces derniers dans les voies génitales de la femme.

62

L’univers vivant

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Les vésicules séminales

Le canal déférent Le canal éjaculateur Le pénis Le corps spongieux Le corps caverneux L’urètre

La prostate La glande de Cowper L’épididyme Un testicule

L’UNIVERS VIVANT 3.1

La vessie

Le gland Le prépuce

Le scrotum

FIGURE

Le méat urinaire

2 Les principaux organes reproducteurs masculins. Il est à noter que la vessie n’est pas un organe reproducteur. Elle est illustrée ici pour mieux situer l’ensemble des organes reproducteurs. Tableau 1 Les organes reproducteurs internes masculins Organe

Description et rôle

Testicules

• Organes qui produisent les spermatozoïdes (entre 170 et 350 millions par jour). • Ils sécrètent l’hormone responsable entre autres du développement de caractères sexuels tels que la pilosité, la mue de la voix et les particularités propres à la silhouette corporelle de l’homme. • La chaleur du corps peut détruire les spermatozoïdes. Comme les testicules sont situés à l’extérieur du corps, dans le scrotum, les spermatozoïdes sont produits à une température légèrement inférieure à celle du corps, entre 33 °C et 34 °C.

Épididyme

• Organe qui coiffe chacun des testicules et qui sert à garder les spermatozoïdes en réserve. • Les spermatozoïdes y acquièrent leur capacité de nager.

Canal déférent

• Canal emprunté par les spermatozoïdes et qui relie l’épididyme à la prostate.

Prostate

• Glande qui sécrète une substance qui se mélange aux spermatozoïdes pour former le sperme. • Le sperme est constitué à 90 % de sécrétions de glandes (prostate et vésicules séminales) et à 10 % de spermatozoïdes.

Vésicules séminales

• Glandes qui fournissent, lors de l’éjaculation, un liquide qui se mélange à celui de la prostate. Ces deux liquides permettent d’activer et de nourrir les spermatozoïdes.

Canal éjaculateur

• Canal emprunté par les spermatozoïdes et qui relie la prostate à l’urètre.

Glandes de Cowper

• Ces glandes, situées sous la prostate, sécrètent un liquide dans l’urètre au début de l’érection. Ce liquide lubrie l’urètre et en neutralise l’acidité de façon à faciliter le passage des spermatozoïdes et à assurer leur survie.

Urètre

• Canal qui sert à la fois au transport de l’urine de la vessie à l’extérieur du corps et au transport du sperme au moment de l’éjaculation. • L’évacuation de l’urine et l’éjaculation ne peuvent avoir lieu en même temps.

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

63

Les organes externes masculins (voir la gure 2 , à la page 63, et le tableau 2) sont essentiels à la copulation qui permet la reproduction. L’UNIVERS VIVANT 3.1

FLA SH

info

Tableau 2 Les organes externes masculins Organe

La circoncision Pour des motifs d’hygiène, la circoncision, c’est-à-dire l’ablation du prépuce, a longtemps été pratiquée au Québec de manière presque systématique, dès la naissance. Aujourd’hui, cette pratique est moins courante : en 2009, l’Organi sation mondiale de la santé estimait qu’environ 70 % des hommes dans le monde possédaient toujours leur prépuce. Au Québec, environ 3 % des garçons nouveau-nés sont circoncis dès la naissance, la plupart pour des raisons médicales. Dans certaines religions, la circoncision constitue un rite qui marque le passage de l’enfance à l’adolescence.

Pénis

Description et rôle • Organe mâle permettant la copulation. • La structure interne du pénis est formée de deux corps caverneux et d’un corps spongieux. Ces corps se remplissent de sang et provoquent l’érection. Le pénis peut alors pénétrer le vagin an d’y déverser le sperme.

Gland

• Extrémité du pénis.

Prépuce

• Repli de peau qui protège le gland.

Méat urinaire

• Petite ouverture située au bout du gland qui permet l’évacuation de l’urine (provenant de la vessie) et du sperme.

Scrotum

• Sac situé à l’extérieur du corps et qui contient les testicules.

LES ORGANES REPRODUCTEURS FÉMININS Les organes reproducteurs féminins sont principalement des organes internes situés au bas de l’abdomen (voir la gure 3 et le tableau 3, à la page suivante). Ils produisent les gamètes femelles (les ovules) et assurent le développement du futur bébé. Les trompes de Fallope

Une trompe de Fallope Un ovaire

Les ovaires L’utérus La vessie

FIGURE

Le col de l’utérus Le vagin

3 Les principaux organes reproducteurs internes féminins. Il est à noter que la vessie n’est pas un organe

reproducteur. Elle est illustrée ici pour mieux situer l’ensemble des organes reproducteurs.

64

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Tableau 3 Les principaux organes reproducteurs internes féminins

Utérus

Description et rôle • Organe creux en forme de poire renversée, très extensible et constitué de beaucoup de muscles. • Il est situé au-dessus de la vessie. • Pendant toute la durée de la grossesse, l’utérus protège l’embryon, puis le fœtus et lui fournit tout ce qui est nécessaire à son développement. • L’endomètre est un tissu riche en vaisseaux sanguins qui recouvre la paroi interne de l’utérus. Chaque mois, il s’épaissit an de se préparer à une éventuelle grossesse. C’est dans l’endomètre que l’ovule ira se nicher.

Ovaires

L’UNIVERS VIVANT 3.1

Organe

• Organes qui produisent les ovules et sécrètent des hormones sexuelles. Ces substances jouent un rôle entre autres dans le développement de caractères sexuels tels que l’accroissement du volume des seins, l’élargissement du bassin et la formation de la pilosité (poils). • La femme possède deux ovaires situés de chaque côté de l’utérus. • Habituellement, les ovaires produisent à tour de rôle un ovule chaque mois.

Trompes de Fallope

• Après son expulsion de l’ovaire (ovulation), l’ovule est capté par la trompe de Fallope située à proximité de l’ovaire qui a produit l’ovule. • De petits cils qui tapissent la paroi de la trompe aident l’ovule à avancer tranquillement vers l’utérus. Ce déplacement dure environ sept jours. • Pour qu’il y ait fécondation, les spermatozoïdes doivent trouver l’ovule dans la trompe au maximum 24 heures après l’ovulation.

Col de l’utérus

• Partie située dans le bas de l’utérus et qui ferme son ouverture. • Il laisse passer les spermatozoïdes au cours de la relation sexuelle. • Il contribue à retenir l’embryon ou le fœtus à l’intérieur de l’utérus pendant la grossesse et à le protéger des infections.

Vagin

• Passage de 7 à 10 cm de longueur, très extensible. • Il relie l’utérus à l’extérieur. • Il sert à la copulation : c’est dans ce passage que le pénis pénètre et libère le sperme au cours d’une relation sexuelle. • Il fournit un passage pour l’expulsion du bébé au terme de la grossesse. • Il permet l’écoulement du ux menstruel.

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

65

L’UNIVERS VIVANT 3.1

La vulve est formée des organes génitaux externes (voir la gure 4 et le tableau 4). Ceux-ci ne font pas partie des organes reproducteurs, mais ils sont cependant essentiels à la protection des organes internes et à la copulation qui permet la reproduction.

Le clitoris Le méat urinaire

Les grandes lèvres

Les petites lèvres

L’hymen (déchiré)

L’entrée du vagin (l’orice vaginal)

FIGURE

Les glandes de Bartholin

Tableau 4

4 Les parties de la vulve.

Les organes génitaux externes féminins

Organe

Description et rôle

Grandes lèvres

• Replis poilus de la peau qui protègent les petites lèvres.

Petites lèvres

• Replis non poilus de la peau qui protègent l’entrée du vagin.

Entrée du vagin (orice vaginal)

• Ouverture qui donne sur le vagin.

Hymen

• Fine membrane qui ferme partiellement l’entrée du vagin. • Si l’hymen n’a pas été déchiré au cours d’une activité sportive intense par exemple, il le sera durant la première relation sexuelle.

Clitoris

• Petit organe très sensible au toucher.

Glandes de Bartholin

• Glandes situées de chaque côté de l’orice vaginal qui lubrient le vagin.

Méat urinaire*

• Petite ouverture située au-dessus de l’orice vaginal qui permet l’évacuation de l’urine provenant de la vessie.

*Le méat urinaire ne fait pas partie des organes génitaux féminins.

66

L’univers vivant

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ACTIVITÉS Que sont les organes reproducteurs ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Quels sont les principaux organes reproducteurs féminins et masculins ?

L’UNIVERS VIVANT 3.1

1

a) Féminins : b) Masculins : 3

Cochez les caractéristiques observées dans la reproduction des êtres humains.

4

Sexuée

Asexuée

Ovovivipare

Fécondation externe

Fécondation interne

Ovipare

Vivipare

Nommez les différentes parties du système reproducteur féminin identiées par les lettres A à I.

F G

D E A

H

B

I

C

A.

F.

B.

G.

C.

H.

D.

I.

E.

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

67

Nommez les différentes parties du système reproducteur masculin identiées par les lettres A à G.

L’UNIVERS VIVANT 3.1

5

C D E

F

A

G B

6

A.

D.

B.

E.

C.

F.

G.

Associez chacun des organes de la colonne de droite à leur rôle respectif dans la colonne de gauche. Un même organe peut être utilisé plus d’une fois. a) Accueillir l’ovule fécondé, le protéger et le nourrir.

1) Les ovaires

b) Permettre à l’ovule de descendre vers l’utérus.

2) Le pénis

c) Permettre la copulation chez l’homme.

3) Les testicules

d) Permettre la copulation chez la femme.

4) Les trompes de Fallope

e) Produire les ovules et sécréter des hormones.

5) L’utérus

f) Produire les spermatozoïdes et sécréter des hormones.

6) Le vagin

g) Permettre l’écoulement du ux menstruel. 7

Pour chacun des énoncés suivants, indiquez de quelle partie du système reproducteur féminin il s’agit. a) Glandes qui libèrent des hormones assurant le développement des seins. b) Organe musculaire creux et très extensible en forme de poire renversée. c) Organes qui captent l’ovule et le dirigent vers l’utérus. d) Paroi interne de l’utérus. e) Organe assurant l’écoulement du ux menstruel. Il sert aussi de passage au bébé au moment de la naissance et au pénis lors de la copulation. f ) Structure qui relie le vagin et l’utérus.

68

L’univers vivant

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8

Pour chacun des énoncés suivants, indiquez de quelle partie du système reproducteur masculin il s’agit. a) Ils fabriquent les spermatozoïdes. L’UNIVERS VIVANT 3.1

b) Petite peau qui entoure le gland. c) Sac qui loge les testicules. d) Structures qui permettent l’érection du pénis. 9

Complétez le texte suivant à l’aide de la liste de mots. • copulation

• l’embryon

• ovaires

• testicules

• fécondation

• l’ovulation

• ovules

• vagin

• l’éjaculation

• l’utérus

• pénis

Les deux

de la femme produisent des

hormones. Après

et sécrètent des

, l’ovule est capté par l’une des deux trompes de Fallope et

avance tranquillement vers l’utérus. L’homme possède habituellement deux qui produisent les spermatozoïdes et sécrètent des hormones. Lors de la au moment de évacuation du

,

, les spermatozoïdes empruntent des canaux jusqu’à leur . Il y a

lorsqu’un des spermatozoïdes trouve

l’ovule dans la trompe au maximum 24 heures après l’ovulation. L’ovule fécondé va se nicher dans la paroi interne de

qui s’épaissit chaque mois an de se préparer à une éventuelle

grossesse. Pendant toute la durée de la grossesse, l’utérus protège

puis le fœtus

et il lui fournit tout ce qui est nécessaire à son développement. Lorsqu’il est complètement formé, le nouvel individu est expulsé par le

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.

Chapitre 3 | La reproduction humaine

69

3.2 Les gamètes et la fécondation L’UNIVERS VIVANT 3.2

LES GAMÈTES DÉFI NITI ON

Les gamètes sont des cellules sexuelles spécialisées qui ont pour fonction d’assurer la reproduction des individus.

Un gamète est une cellule mature capable de fusionner avec un autre gamète complémentaire pour engendrer un nouvel être vivant. Ce sont donc des cellules spécialisées dont le rôle est d’assurer la reproduction sexuée des individus.

LES GAMÈTES MÂLES : LES SPERMATOZOÏDES Les spermatozoïdes sont les gamètes mâles. Dès la puberté, ils sont produits par les gonades mâles, les testicules. Les spermatozoïdes sont de petites cellules mobiles contenant peu de cytoplasme. À partir de la puberté, qui correspond à la période de maturation sexuelle, et normalement jusqu’à la mort de l’individu, les testicules fabriquent en moyenne 350 millions de spermatozoïdes par jour. Ces derniers peuvent séjourner quelques mois dans l’épididyme, après quoi ils seront tout simplement détruits s’ils ne sont pas expulsés du corps. Un spermatozoïde mesure environ 0,06 mm. Si on examine son anatomie (voir la gure 5), on constate qu’il est composé de trois parties protégées par une membrane cellulaire : la tête, la pièce intermédiaire et le agelle. • La tête contient le noyau de la cellule ainsi que des substances qui permettront au spermatozoïde de percer les couches protectrices de l’ovule. • La pièce intermédiaire renferme les mitochondries, qui produisent l’énergie nécessaire au déplacement du spermatozoïde. • Le agelle est une queue qui permet au gamète de se déplacer.

Le noyau

Les mitochondries

La tête La pièce (longueur : 5 µm ; intermédiaire largeur : 3 µm) (7 µm)

1 µm = 0,001 mm

Le agelle (45 µm [environ])

FIGURE

Longueur totale : 60 µm

70

5

L’anatomie d’un spermatozoïde. Le spermatozoïde est entièrement recouvert d’une membrane cellulaire.

L’univers vivant

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LES GAMÈTES FEMELLES : LES OVULES

1 µm = 0,001 mm

Le cytoplasme Le noyau

Diamètre : 120 µm FIGURE

Comme chez la plupart des animaux, l’ovule est une cellule volumineuse contenant beaucoup de cytoplasme et d’organites. En fait, l’ovule est la plus grosse des cellules humaines (voir la gure 6). Il est 24 fois plus gros que la tête du spermatozoïde et son diamètre est égal à deux fois la longueur totale du spermatozoïde (0,12 mm). L’ovule est recouvert d’une couche externe formée de substances qui attirent les spermatozoïdes. Sous cette couche se trouve une membrane qui contribuera à ne laisser qu’un seul spermatozoïde atteindre le noyau de l’ovule.

L’UNIVERS VIVANT 3.2

Les ovules sont les gamètes femelles. Généralement, à partir de la puberté, un ovule est amené chaque mois à maturité par un des deux ovaires, en alternance. Cet ovule est alors expulsé et capté par la trompe de Fallope la plus près de l’ovaire qui expulse l’ovule : c’est l’ovulation. L’ovule a alors 24 heures pour être fécondé par un spermatozoïde, sinon il commencera à se dégrader. Contrairement à ce qu’on observe chez l’homme, la femme n’amène pas des ovules à maturité jusqu’à sa mort. On estime que la femme produira environ 400 ovules matures au cours de sa vie. Lorsque les ovaires ne contiennent plus suffisamment d’ovules, c’est la ménopause et la femme ne peut plus se reproduire.

6

L’anatomie d’un ovule.

LA RENCONTRE DES GAMÈTES : LA FÉCONDATION Chez l’être humain, la fécondation est la rencontre d’un spermatozoïde et d’un ovule qui fusionnent pour ne former qu’une seule cellule, le zygote. Mais tout n’est pas si simple ! Voyons ce qui se passe chez la femme et chez l’homme pour que cette fécondation ait lieu.

DÉFI NITI ON

La fécondation est l’union d’un spermatozoïde et d’un ovule pour former une seule cellule, le zygote.

Les menstruations Pour qu’il y ait fécondation, il doit d’abord y avoir un ovule à féconder. Le processus par lequel la femme amène à maturité généralement un ovule par mois s’appelle le « cycle ovarien » ou le « cycle menstruel ». Chaque mois, de la puberté à la ménopause, le corps de la femme se prépare à une éventuelle grossesse. Il réagit comme si un ovule allait être fécondé et qu’un embryon allait se développer. L’endomètre subit diverses transformations. Entre autres, il épaissit jusqu’à ce que l’ovaire lui envoie un signal hormonal lui indiquant qu’il n’y a pas de grossesse. Le sang et les cellules ayant contribué à l’épaississement de la paroi de l’utérus sont alors expulsés. C’est le début des menstruations et du développement d’un nouvel ovule. Ce cycle dure en moyenne 28 jours. Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Chapitre 3 | La reproduction humaine

71

LE PARCOURS DES SPERMATOZOÏDES L’UNIVERS VIVANT 3.2

Au cours de l’éjaculation, l’homme libère dans le vagin de la femme entre 2 et 5 mL de sperme contenant des centaines de millions de spermatozoïdes. Cependant, un seul réussira à féconder l’ovule (voir la gure 7).

FIGURE

Dès leur arrivée dans le vagin, bon nombre de spermatozoïdes s’égareront. D’autres seront détruits par l’environnement acide du vagin. Seulement environ 1% des spermatozoïdes présents au départ traverseront le col de l’utérus et à peine quelques milliers d’entre eux atteindront les trompes de Fallope. Seuls les spermatozoïdes qui s’engagent dans la bonne trompe ont une chance d’y arriver. Ils doivent s’approcher de l’ovule qui se trouve dans le premier tiers de la trompe de Fallope. C’est là qu’aura lieu la fécondation. Ces spermatozoïdes Trompe de Fallope libèrent alors les substances nécessaires Utérus à la pénétration des couches externes de l’ovule. Dès qu’un spermatozoïde Libération entreprend de percer ces couches, une de l’ovule Fécondation barrière se forme pour empêcher les autres spermatozoïdes d’entrer dans Ovaire l’ovule fécondé. Les noyaux de l’ovule et du spermatozoïde fusionnent : c’est la fécondation (voir la gure 7). Cette nouvelle cellule porte le nom de zygote. Des spermatozoïdes tentent de pénétrer l’ovule. Un seul Elle constitue la première cellule de Vagin y réussira. l’individu en devenir. C’est le début de 7 Le trajet des spermatozoïdes, du vagin jusqu’à l’ovule. la grossesse.

FLA SH

techno

La fécondation in vitro La fécondation in vitro est un procédé biotechnologique qui permet aux couples infertiles d’avoir un enfant. Après que les ovaires ont été stimulés pour amener plusieurs ovules à maturité, ceux-ci sont prélevés et mis en contact avec le sperme de l’homme. S’il y a fécondation, le développement du ou des zygotes débute. Les premiers jours de la « grossesse » se déroulent à l’extérieur du corps de la mère. L’embryon sera transféré dans l’utérus de la mère, deux à six jours après la fécondation. Il ira ensuite s’implanter dans l’endomètre pour poursuivre son développement comme un embryon issu de la fécondation naturelle. Le premier bébé issu de la fécondation in vitro a vu le jour le 25 juillet 1978.

72

L’univers vivant

Une des techniques utilisées dans la fécondation in vitro consiste à injecter des spermatozoïdes dans l’ovule à l’aide d’une ne aiguille de verre (à droite).

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1

Que sont les gamètes et quel est leur rôle ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Comment appelle-t-on les gamètes mâles et les gamètes femelles chez les êtres humains ?

3

Qu’est-ce que la fécondation ? Donnez une dénition dans vos mots.

4

Pour chacun des énoncés suivants, indiquez s’il s’agit d’une caractéristique des ovules (O) ou des spermatozoïdes (S).

L’UNIVERS VIVANT 3.2

ACTIVITÉS

a) Gamètes ayant la durée de vie la plus longue. b) Gamètes fabriqués continuellement de la puberté à la mort. c) Gamètes fabriqués par les ovaires. d) Gamètes fabriqués par les testicules. e) Gamètes ayant la plus grande taille. f) Gamètes libérés tant que les gonades en contiennent en quantité sufsante. g) Gamètes libérés une fois par mois. h) Gamètes possédant un organe qui les rend mobiles. 5

Établissez la che d’identité du spermatozoïde et de l’ovule. Chaque che doit comprendre un schéma, les noms des diverses structures ainsi que les renseignements demandés au bas de la che. FICHE D’IDENTITÉ D’UN SPERMATOZOÏDE

Taille : Nombre produit par jour : Nombre libéré au cours d’une éjaculation : Durée de vie totale : Durée de vie dans le corps de la femme :

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

73

L’UNIVERS VIVANT 3.2

FICHE D’IDENTITÉ D’UN OVULE

Taille : Nombre produit par cycle ovarien : Durée de vie :

6

À quelle structure du spermatozoïde fait-on référence ?

Énoncé

Structure du spermatozoïde

a) Organites qui produisent l’énergie nécessaire au déplacement du spermatozoïde. b) Partie du spermatozoïde qui contient des substances servant à percer les couches protectrices de l’ovule. c) Partie du spermatozoïde située entre la tête et la queue. d) Partie du spermatozoïde qui contient le noyau. e) Partie du spermatozoïde qui assure sa mobilité. f) Structure qui protège le spermatozoïde.

7

Complétez le texte suivant. Au cours de l’éjaculation, les

sont déposés dans le

de la

femme. Certains réussissent à se rendre dans l’

, à remonter jusqu’au premier

tiers de la trompe de Fallope et à atteindre l’

. Un seul réussit à franchir les

structures qui entourent ce dernier. Le spermatozoïde fusionne alors avec l’ovule pour former une cellule unique, le

74

L’univers vivant

. C’est la

.

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8

De quoi s’agit-il ?

b) Le cycle qui permet l’ovulation. c) La durée moyenne du cycle menstruel. d) Le changement apporté à l’utérus avant les menstruations. e) Le nombre de spermatozoïdes qui pénétreront dans l’ovule. f) Le nombre moyen d’ovules libérés par la femme au cours d’une vie.

L’UNIVERS VIVANT 3.3

a) L’endroit où a lieu la fécondation.

g) La cause de la destruction de nombreux spermatozoïdes dans le vagin. h) Le nom donné à la cellule résultant de la fusion d’un spermatozoïde et d’un ovule. 9

Quelles sont les fonctions du cycle menstruel ou ovarien ?

3.3 La grossesse La grossesse est un processus au cours duquel un nouvel être humain se développe à l’intérieur du corps de la femme. La grossesse débute dès la fécondation de l’ovule par le spermatozoïde. Il en résulte une cellule fusionnée, le zygote. Après seulement 40 semaines, cette simple cellule sera devenue un organisme complexe. Pendant les neuf mois de la grossesse, le zygote se transformera en embryon, puis en fœtus. Au terme de la grossesse, lors de l’accouchement, un être viable constitué de plusieurs centaines de milliards de cellules sera expulsé du corps de la mère (voir la gure 8).

La grossesse est un processus d’une durée d’environ 40 semaines au cours duquel le zygote issu de la fécondation devient successivement un embryon, un fœtus, puis un bébé qui sera expulsé du corps de la mère, lors de l’accouchement.

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FIGURE

DÉFI NITI ON

8 Un fœtus juste avant l’accouchement. La grossesse dure environ 40 semaines.

Chapitre 3 | La reproduction humaine

75

L’UNIVERS VIVANT 3.3

3 Les premières divisions cellulaires

Un embryon de huit cellules

Le bouton embryonnaire

Un embryon de quatre cellules

Le noyau du spermatozoïde Le noyau de l’ovule

Un embryon de deux cellules

La couche de cellules externes Le zygote 2

La fécondation

La trompe de Fallope

1

L’utérus

FIGURE

4

9

L’implantation de l’embryon dans l’utérus (la nidation)

L’ovulation

L’ovaire

Le développement du zygote, depuis la fécondation jusqu’à la nidation.

DU ZYGOTE À L’EMBRYON À la suite de la fécondation, le zygote continue à avancer lentement dans la trompe de Fallope vers l’utérus (voir la gure 9). Pendant le trajet, il subit quelques divisions successives : chaque cellule nouvellement formée se divise en deux jusqu’à former un amas d’une centaine de cellules. Dès sa première division, le zygote se transforme en embryon. Vers le 7e jour du développement, cet amas s’implante dans l’endomètre, la paroi de l’utérus : c’est la nidation. La nidation assure l’alimentation des cellules de l’embryon jusqu’à ce que le placenta et le cordon ombilical soient complètement formés. Dès la nidation, l’embryon sécrète une hormone qui déclenche une série de réactions. Ces réactions ont pour eet d’épaissir la paroi de l’utérus et d’assurer ainsi l’alimentation de l’embryon. L’absence de menstruations constitue le premier signe de la grossesse.

Les structures annexes de l’embryon et du fœtus Le sac amniotique et le placenta sont deux tissus essentiels au développement de l’individu. Ils se forment peu après la nidation (voir la gure 10, à la page suivante). L’embryon est enfermé

76

L’univers vivant

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dans le sac amniotique, une enveloppe remplie de liquide amniotique qui le protège des chocs. Après les trois premiers mois de formation, le placenta nourrira l’embryon, le débarrassera de ses déchets et assurera l’échange des gaz respiratoires (dioxygène et dioxyde de carbone) avec la mère par le cordon ombilical. Ce dernier semble partir du nombril, mais en fait, il est formé de vaisseaux sanguins qui traversent l’abdomen et rejoignent la circulation sanguine de l’embryon (ou du fœtus).

Le liquide amniotique

Le placenta

L’UNIVERS VIVANT 3.3

La paroi de l’utérus

DE L’EMBRYON AU FŒTUS Après la nidation, les cellules de l’embryon continuent de se diviser et elles se diérencient pour remplir des fonctions précises. Ainsi, certaines formeront les reins, d’autres le cœur et les vaisseaux sanguins, d’autres encore les os ou les nerfs, etc.

Tableau 5

Le cordon ombilical FIGURE

Les étapes du développement de l’embryon, puis du fœtus, présentent diérentes caractéristiques. Certaines sont décrites dans le tableau suivant.

Le sac amniotique

10 Les structures annexes à l’embryon et au fœtus. Un fœtus d’environ 12 semaines ainsi que les structures qui le protègent et le nourrissent.

Quelques caractéristiques du fœtus à différentes étapes de la grossesse

Semaine

Caractéristiques

8e semaine

• L’embryon devient fœtus. • Le fœtus mesure 3 cm et sa masse est d’environ 2 g. • La plupart des organes sont en place.

12e semaine (n du premier trimestre)

• Le fœtus commence à bouger et il est possible de déterminer son sexe. À ce stade, il y a moins de risques de voir apparaître des malformations.

16e semaine

• Les organes génitaux sont complètement formés, le squelette se constitue, le cerveau se développe rapidement et rend le système nerveux fonctionnel.

20e semaine

• Un n duvet nommé « lanugo » recouvre le fœtus. Sur la tête, il sera remplacé par des cheveux peu avant la naissance. • Le fœtus adopte la position fœtale : il se ramasse sur lui-même par manque d’espace.

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

77

Tableau 5 Quelques caractéristiques du fœtus à différentes étapes de la grossesse (suite)

L’UNIVERS VIVANT 3.3

Semaine

Caractéristiques

24e semaine (n du 2e trimestre)

• Le fœtus mesure entre 27 cm et 35 cm et sa masse est d’environ 700 g. • Les différents organes poursuivent leur développement. • Le fœtus devient viable. Il pourrait, en principe, se développer hors du corps de la mère moyennant des soins intensifs.

28e semaine

• Le pourcentage de gras augmente grandement. • Le fœtus peut ouvrir les yeux. • Il dort entre 18 et 20 heures par jour et gigote le reste du temps.

34 e semaine

• Il mesure entre 41 cm et 45 cm, et sa masse est d’environ 2,2 kg. • Sa croissance s’accélère. • Un peu à l’étroit dans l’utérus, il se retourne et se place la tête en bas. Il est alors prêt à naître.

Entre la 38e et la 40e semaine (n du 3e trimestre)

• Naissance. • En moyenne, le nouveau-né mesure 50 cm et sa masse est de 3,2 kg.

FLA SH

histoire

La césarienne : une opération pratiquée depuis la nuit des temps À l’origine, la césarienne était pratiquée seulement lorsque la mère mourait, le plus souvent pendant l’accouchement. Puis, au début du 16e siècle, on pratiqua avec succès la première césarienne connue sur une femme vivante incapable d’accoucher naturellement. Cependant, jusqu’au 19e siècle, plus de 80 % des femmes accouchées par césarienne mouraient, le plus souvent des suites d’une infection contractée lors de l’opération. Vers la n du 19e siècle, grâce aux progrès de l’anesthésie et des méthodes de lutte contre l’infection, la césarienne devient une pratique courante. Aujourd’hui, bien que la technique soit parfaitement maîtrisée, la césarienne comporte des risques, comme toute intervention chirurgicale. C’est pourquoi elle n’est pas pratiquée sur demande, mais seulement lorsque la vie du bébé ou de la mère est en danger.

78

L’univers vivant

Tout comme il le ferait lors d’un accou­ chement naturel, le père peut assister à un accouchement par césarienne.

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ACTIVITÉS Qu’est-ce que la grossesse ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Nommez l’étape du développement humain, lors de la grossesse, qui correspond à chacune des descriptions suivantes. Dans chacun des cercles, indiquez dans quel ordre ces étapes se déroulent.

L’UNIVERS VIVANT 3.3

1

Organisme en développement dont les organes se forment petit à petit.

3

Organisme dont les organes sont formés et qui complète son développement.

Cellule fusionnée qui subira des divisions successives.

Que suis-je ? a) Le phénomène qui marque le début de la grossesse. b) La durée moyenne de la grossesse. c) Le phénomène qui assure l’alimentation de l’embryon avant que les structures annexes soient en place. d) Le premier signe visible de la grossesse. e) La semaine de la grossesse où le fœtus est devenu sufsamment viable pour pouvoir se développer hors du corps de la mère en cas de naissance prématurée.

4

Complétez le texte suivant. La grossesse débute dès la des

. Le

cellule. Après seulement

. Ses premiers signes sont l’arrêt issu de cette fécondation est une simple semaines, elle sera devenue un être humain

complet composé de plusieurs centaines de milliards de cellules. Dès la première division, le zygote se transforme en

. Il avance lentement dans la trompe de Fallope et se divise

régulièrement. Puis, l’embryon s’implante dans la paroi de l’utérus ; c’est la

.

assure l’alimentation de l’embryon jusqu’à ce que les structures nécessaires soient complètement formées. Ainsi, le sac amniotique et le

se

forment peu après la nidation et grâce à des substances sécrétées par l’embryon. Le sac Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Chapitre 3 | La reproduction humaine

79

protège l’embryon des débarrasse de ses

. Le placenta le nourrit, le

et assure l’échange des gaz

jusqu’à

L’UNIVERS VIVANT 3.3

la naissance. Après la nidation, les

de l’embryon continuent de se diviser et elles se

différencient an de remplir différentes fonctions. un

à la n de la 8e semaine de la grossesse. À la n de la grossesse, lors de la

naissance, le fœtus est devenu un

.

5

Sur le schéma suivant, indiquez les quatre principales étapes menant à une grossesse et à la formation du zygote.

6

Associez les semaines de la grossesse aux étapes du développement du fœtus. Semaine de la grossesse

80

est considéré comme

Étape du développement du foetus

a) 8e semaine

1) L’embryon devient un fœtus.

b) 16e semaine

2) Le fœtus se place la tête en bas.

c) 20e semaine

3) Le fœtus adopte la position fœtale.

d) 24e semaine

4) Le cerveau se développe rapidement et rend le système nerveux fonctionnel.

e) 34e semaine

5) Le fœtus est viable. Il pourrait se développer hors du corps de la mère en recevant des soins intensifs.

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Nommez les structures désignées par une lettre dans le schéma suivant et indiquez leur fonction.

A B C

L’UNIVERS VIVANT 3.3

7

D

E

Structure

Fonction

A.

B.

C.

D.

E.

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

81

3.4 Les stades du développement humain L’UNIVERS VIVANT 3.4

DÉFI NITI ON

Les stades de développement humain sont les étapes successives que traverse un individu au cours de sa vie.

Tout comme les autres animaux et les plantes, les êtres humains ont plusieurs stades de développement. Ces stades sont les étapes successives que traverse l’individu au cours de sa vie. Après les trois phases de la grossesse (zygote, embryon, fœtus) et la naissance, les êtres humains connaissent trois grands stades de développement : l’enfance, l’adolescence et l’âge adulte.

L’ENFANCE L’enfance est le premier stade du développement humain. Il débute dès la naissance et se poursuit jusqu’aux premiers signes de la puberté, vers l’âge de 10 ans chez les lles et de 12 ans chez les garçons. On divise le stade de l’enfance en quatre étapes : nouveau-né, nourrisson, petite enfance et enfance (voir le tableau 6). Tableau 6 Les étapes de l’enfance Âge 0à1 mois

Étape

Nouveau- • Période relativement instable. Transition entre né la vie à l’intérieur de l’utérus de la mère et la vie dans le monde extérieur. • À la naissance, le nouveau-né mesure en moyenne 50 cm.

1 mois Nourrisà 2 ans son

• Complètement dépendant à la naissance, le nourrisson acquiert peu à peu une certaine autonomie pendant ce stade : il apprend à marcher, à communiquer, à manger seul, etc. (voir la gure 11). • Période où la croissance est la plus forte (voir la gure 12, à la page 83). • Au bout de 2 ans, le nourrisson aura grandi de 35 cm.

2à6 ans

Petite enfance

• L’enfant acquiert de plus en plus d’autonomie sur les plans physique et mental. • Ses mouvements sont de mieux en mieux coordonnés, il développe une certaine force physique, il apprend à socialiser avec son entourage. • La croissance est encore importante.

7 à 10 ans

Enfance

• La croissance ralentit. • L’enfant poursuit le développement de son autonomie. • Il fréquente l’école. • Ses capacités mentales et physiques augmentent considérablement.

FIGURE

11 Le nourrisson. Pour le nourrisson, apprendre à manger seul est une étape importante vers l’autonomie.

82

L’univers vivant

Changements observés

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L’UNIVERS VIVANT 3.4 FIGURE

Nourrisson 2 mois 55 cm

Début de la petite enfance Petite enfance 2 ans 4 ans 86 cm 110 cm

Enfance 7 ans 120 cm

Adolescence 12 ans 145 cm

Âge adulte 20 ans 175 cm

12 La croissance et les modications des proportions du corps de la naissance à l’âge adulte. Les parties du

corps se développent à des rythmes différents, et leurs proportions relatives se modient. Par exemple, la tête du nourrisson est proportionnellement beaucoup plus grosse que celle du jeune adulte.

L’ADOLESCENCE L’adolescence est le passage de l’enfance à l’âge adulte. Ce stade du développement est marqué par la puberté, un ensemble de modications liées à la maturation sexuelle, et permettant à l’indi­ vidu de se reproduire. Ces modications sont d’ordre physique et psychologique (voir le tableau 7). Elles apparaissent vers 10 ans chez les lles et vers 12 ans chez les garçons. On assiste à une poussée de croissance qui prendra n vers l’âge de 18 ans chez les garçons et 2 ans après le début des menstruations chez les lles. Tableau 7 Les changements à la puberté Sexe

Changements observés

Fille

• Développement des seins et des hanches. • Modication de la vulve deux à trois ans avant les premières menstruations. • Apparition des menstruations.

Garçon

• • • •

Fille et garçon

• Apparition de poils (jambes, pubis, aisselles). • Mue de la voix (plus marquée chez le garçon). • Transpiration plus abondante (sur tout le corps chez la lle et plus localisée chez le garçon). • Besoin d’autonomie, d’émancipation. • Apparition de l’acné. • Apparition du désir sexuel.

Apparition de poils au visage et sur le corps. Développement de la musculature. Allongement des bras. Augmentation du volume du pénis et des testicules.

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

83

L’ÂGE ADULTE L’UNIVERS VIVANT 3.4

Dans les pays occidentaux, l’adolescence se termine normalement au moment de la majorité civile, atteinte à l’âge de 18 ans au Canada. L’individu entre dans le dernier stade de son développement. Ce stade se poursuivra jusqu’à la mort. L’adulte est mature sexuellement, capable de se reproduire et de fonder une famille. Les femmes sont fertiles jusqu’à la ménopause, laquelle débute entre 45 et 55 ans. Les hommes sont théoriquement fertiles jusqu’à la n de leur vie. L’adulte est productif et actif socialement, et légalement responsable de ses actes.

Le vieillissement Biologiquement, l’âge auquel les organes et les tissus commencent à vieillir peut varier selon les individus. Le vieillissement devient souvent manifeste vers l’âge de 70 ans. Les signes annonciateurs sont nombreux : apparition de rides plus profondes, blanchiment et perte des cheveux, diminution de la masse musculaire, apparition de l’arthrite ou des rhumatismes, aaiblissement et ralentissement des fonctions urinaires et de la capacité cardiaque, etc. L’adulte vieillissant peut perdre en autonomie. Il modie puis réduit peu à peu ses activités, mais il demeure légalement responsable de ses actes jusqu’à sa mort.

FLA SH

histoire

L’adolescence : un stade qui n’a pas toujours existé Avant le 19 e siècle, l’ado le s cence n’existait pas. Bien sûr, les individus connaissaient les mêmes stades de développement qu’aujourd’hui, mais l’enfant devenait adulte dès qu’il avait atteint la puberté. Encore aujourd’hui, dans certains pays, on souligne souvent la puberté par un rite, une épreuve ou une fête. Ainsi, en Angola, un pays d’Afrique, au cours de festivités qui peuvent durer jusqu’à sept jours, on enseigne à la jeune lle tout ce qu’elle doit savoir pour devenir une femme. Au Kenya, les jeunes guerriers Masaï doivent prendre part à une cérémonie d’initiation qui marquera leur entrée dans le monde adulte.

84

L’univers vivant

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1

Que sont les stades du développement humain ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Complétez le tableau suivant qui présente chacun des grands stades du développement humain.

Stade Caractéristique Âge

Croissance

Autonomie

Enfance

Adolescence

Âge adulte

De la au début de la puberté (environ chez les lles et chez les garçons).

De la jusqu’à

Croissance chez le le petit enfant.

Croissance au début, moins soutenue par la suite et peu avant l’âge .

et

De 18 ans jusqu’à la mort. .

• Complètement Maturation sexuelle dépendant à la naissance. et . L’adolescent réclame • Le nourrisson beaucoup d’autonomie. acquiert une certaine . Celle-ci se développera chez le petit enfant et l’enfant.

Particularités

Divisée en quatre étapes : , , .

Aucune

.

• Période complète. L’adulte vieillissant peut perdre cette autonomie. • Capable de se .

• Marquée par la ,

L’UNIVERS VIVANT 3.4

ACTIVITÉS

• Marqué par la .

• L’adolescence prend n avec l’accession à la .

sexuelle, puis par le des organes et des systèmes. • Femmes fertiles jusqu’à la . • Hommes fertiles jusqu’à la .

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

85

Illustrez par un dessin schématique l’afrmation suivante : « Au cours de la vie, les proportions du corps changent. »

4

Dans le tableau suivant, indiquez au moyen d’un crochet les changements observés à la puberté, attribuables à la lle, au garçon ou au deux.

L’UNIVERS VIVANT 3.4

3

Changement

Fille

Garçon

a) Besoin d’autonomie b) Développement musculaire c) Menstruations d) Modication des organes génitaux externes e) Mue de la voix f) Apparition de la pilosité g) Transpiration plus abondante h) Apparition du désir sexuel

5

86

Nommez cinq signes du vieillissement de l’individu.

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Dans le tableau ci-dessous, indiquez au moyen d’un crochet le stade de développement humain que l’on peut associer à chacune des situations suivantes.

Situation

Enfance

Adolescence

Âge adulte L’UNIVERS VIVANT 3.4

6

a) Alice mange de la purée de banane pour la première fois. Elle adore ça ! Elle devrait goûter aux autres fruits bientôt. b) Claire et André emménagent ensemble dans leur premier appartement. c) Dima commence à fréquenter Alexis. Ils sont bien ensemble même s’ils sont un peu timides. d) Louis-Nicolas a un sourire édenté. Il a perdu ses premières dents de lait la semaine dernière. e) Odette a fait une chute sur la glace et s’est cassé la hanche. Elle se rend compte qu’elle a moins d’équilibre qu’avant et que ses os sont plus fragiles. f) Tanya s’est trouvé un premier emploi. Elle travaille à temps partiel pour payer ses cours de conduite automobile. g) Tran commence à se traîner et à explorer la maison. h) Tula réclame des heures de retour à la maison plus tardives les ns de semaine, ce qui crée des frictions avec ses parents qui la trouvent trop jeune. i) Depuis la naissance de ses enfants, Chantal fréquente moins ses amis. Elle travaille aussi de longues heures car elle souhaite obtenir une promotion.

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

87

POUR FAIRE LE POINT

POUR FAIRE LE POINT 1

a) Nommez les organes qui correspondent aux énoncés suivants.

Énoncé

Réponse

1) Sac qui contient les testicules. 2) Lieu de déversement des spermatozoïdes. 3) Organes qui servent à la copulation. 4) Lieu de la fécondation. 5) Organe où l’embryon s’implante. 6) Lieu de maturation de l’ovule. 7) Organe qui capte l’ovule qui sort de l’ovaire. b) Sur les schémas suivants, marquez d’un chiffre (1 à 7) chacun des organes décrits à la question a).

2

Placez les étapes suivantes dans l’ordre, de la production des spermatozoïdes (1) jusqu’à la fécondation (6). a) Un des spermatozoïdes pénètre dans l’ovule. b) Les spermatozoïdes atteignent les trompes de Fallope. c) Les testicules fabriquent des spermatozoïdes. d) Les spermatozoïdes sont déversés dans le vagin. e) Quelques spermatozoïdes s’approchent de l’ovule. f) Les spermatozoïdes traversent l’utérus.

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Voici quatre gures. Identiez le gamète femelle, le gamète mâle, le zygote et l’embryon.

POUR FAIRE LE POINT

3

4

a)

c)

b)

d)

Le texte suivant décrit le rôle joué par l’utérus, qu’il y ait grossesse ou non. Complétez-le. L’utérus se prépare chaque mois pour une éventuelle l’utérus

(

l’

)

épaissit.

Lorsqu’il

et la paroi de y

a

fécondation,

reçoit

qui ira se nicher dans sa paroi. Celle-ci nourrira l’

puis, lorsqu’ils seront pleinement formés, le s’en chargeront. S’il n’y a pas de lors des 5

l’utérus

,

et le , une partie de la paroi sera évacuée

.

Les termes de la colonne de gauche correspondent chacun à un stade du développement soit du fœtus, soit de l’être humain. Faites correspondre chacun de ces termes à la période appropriée. a) Adolescence

1) De 2 ans à 6 ans

b) Adulte

2) De 18 ans à la mort

c) Embryon

3) De 7 ans à la puberté

d) Enfance

4) De la 9e semaine de grossesse à la naissance

e) Fœtus

5) Dès la fusion de l’ovule et du spermatozoïde

f) Petite enfance

6) De la première division cellulaire à la 8e semaine de grossesse

g) Zygote

7) De la puberté à 18 ans

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

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3.5 La contraception L’UNIVERS VIVANT 3.5

La contraception est l’ensemble des moyens utilisés pour éviter une grossesse. Elle désigne uniquement les procédés qui ont une action temporaire et réversible. Ceux qui entraînent la stérilité permanente sont donc exclus. Il existe plusieurs moyens de contraception. Aucun n’est totalement infaillible. Leur ecacité dépend du respect de leurs conditions d’utilisation. Aucun ne convient parfaitement à tous ni durant toute la vie. Le choix d’un moyen de contraception est une décision personnelle, inuencée entre autres par les valeurs de chacun des partenaires, le but poursuivi, ainsi que l’ecacité et l’accessibilité du moyen retenu. DÉFI NITI ON

La contraception est l’ensemble des moyens qui sont utilisés pour éviter une grossesse et qui ont une action temporaire et réversible.

LES MOYENS DE CONTRACEPTION La pilule contraceptive et la pilule contraceptive à administration continue • Contraceptifs oraux. • Contiennent des hormones semblables à celles fabriquées naturellement par la femme pendant son cycle menstruel. Pilule contraceptive • Prise pendant 21 jours, à la même heure. • Pour permettre les menstruations, on cesse pendant 7 jours ou on prend des pilules sans hormones an d’éviter les oublis. Pilule contraceptive à administration continue • Prise pendant 28 jours, à la même heure. • Empêche l’ovulation en libérant des hormones chaque jour. Taux d’efcacité : 99,5 %. Ordonnance médicale : Oui. Avantages : Simples d’utilisation. Régularisent les cycles menstruels et réduisent les douleurs menstruelles. Inconvénients : Nécessitent une régularité absolue. N’assurent aucune protection contre les infections transmissibles sexuellement et par le sang (ITSS). Peuvent entraîner des effets secondaires.

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• Anneau de plastique souple de 5 cm de diamètre. • Installé une fois par mois dans le vagin. Il reste en place 21 jours. On le retire ensuite pendant 7 jours pour permettre les menstruations. • Libère des hormones qui empêchent l’ovulation. Taux d’efcacité : 99 %. Ordonnance médicale : Oui. Avantages : Ne requiert pas une attention quotidienne, donc diminue le risque d’oublis. Régularise les cycles menstruels et réduit les douleurs menstruelles. Inconvénients : N’assure aucune protection contre les ITSS. Peut entraîner des effets secondaires. L’insertion demande une certaine habileté.

Le timbre contraceptif

Le spermicide • Substance chimique qui se dépose sur le col de l’utérus. • Immobilise, puis tue les spermatozoïdes avant qu’ils n’atteignent l’utérus. • Se présente sous plusieurs formes : éponge, gelée, crème, mousse ou suppositoire. • Doit être utilisé avec un autre moyen de contraception (condom ou diaphragme). N’est pas sufsamment efcace lorsqu’utilisé seul. Taux d’efcacité : Entre 74 et 94 %. Ordonnance médicale : Non. Avantage : Simple d’utilisation. Inconvénients : N’assure aucune protection contre les ITSS. Peut provoquer des allergies ou des irritations. Doit être utilisé avant chaque relation sexuelle.

La cape cervicale et le diaphragme

• Petit carré qui, collé sur la peau, libère des hormones qui empêchent l’ovulation.

• Coupoles ou dômes de latex qui s’appliquent sur le col de l’utérus.

• Doit être changé chaque semaine, le même jour, pendant trois semaines. On fait ensuite une pause d’une semaine pour permettre les menstruations.

• Ils s’adaptent au col et recueillent les spermatozoïdes, les empêchant ainsi d’accéder à l’utérus.

Taux d’efcacité : Environ 99 %.

Taux d’efcacité : Entre 60 et 91 %.

Ordonnance médicale : Oui.

Ordonnance médicale : Oui.

Avantages : Simple d’utilisation. Une application par semaine diminue le risque d’oublis. Régularise les cycles menstruels et diminue les douleurs menstruelles.

Avantage : Peuvent être insérés peu de temps avant une relation sexuelle.

Inconvénients : N’assure aucune protection contre les ITSS. Peut entraîner des effets secondaires. Peut provoquer une irritation de la peau dans la région d’application du timbre. Peut se décoller.

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L’UNIVERS VIVANT 3.5

L’anneau vaginal contraceptif

• S’utilisent avec un spermicide.

Inconvénients : N’assurent aucune protection contre les ITSS. L’insertion demande une certaine habileté. Peuvent causer des allergies ou des irritations. Doivent rester en place quelque temps après la relation sexuelle.

Chapitre 3 | La reproduction humaine

91

L’UNIVERS VIVANT 3.5

Le condom masculin • Enveloppe (de latex ou de polyuréthane) qui recouvre le pénis en érection.

• Cylindre de polyuréthane comportant un anneau à chaque extrémité.

• Recueille les spermatozoïdes, les empêchant d’atteindre l’appareil génital féminin.

• Couvre le vagin et la vulve.

• Il existe des condoms avec spermicide qui augmentent l’efcacité de la contraception.

• Introduit dans le vagin avant une relation sexuelle, il recueille les spermatozoïdes, les empêchant ainsi d’atteindre l’appareil génital. Taux d’efcacité : Entre 80 et 95 %.

Taux d’efcacité : Entre 86 et 97 %.

Ordonnance médicale : Non.

Ordonnance médicale : Non.

Avantages : Assure une protection contre les ITSS. Simple d’utilisation. Peut être inséré peu de temps avant une relation sexuelle.

Avantages : La plupart assurent une protection contre les ITSS. Simple d’utilisation. Économique. Rôle actif joué par l’homme dans la contraception. Inconvénients : Doit être utilisé avant chaque relation sexuelle. Peut causer des allergies ou des irritations.

Le stérilet • Structure de plastique en forme de T installée pour une période de 3 à 5 ans. • Deux types sont offerts : le stérilet de cuivre et le stérilet hormonal. • Le l de cuivre ou l’hormone crée dans l’utérus un environnement défavorable aux spermatozoïdes. Le stérilet provoque également une inammation de l’endomètre qui empêche l’implantation de l’embryon dans l’utérus. • Son installation doit être faite par un médecin. Taux d’efcacité : Environ 99 %. Ordonnance médicale : Oui. Avantages : Simple d’utilisation. Pas de préoccupations quotidiennes. Moyen de contraception permanent généralement réservé aux femmes ayant déjà eu un enfant. Absence ou diminution des menstruations. Inconvénients : N’assure aucune protection contre les ITSS. Peut entraîner des effets secondaires. Risque d’infections.

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Le condom féminin

L’univers vivant

Inconvénients : L’insertion demande une certaine habileté. Assez coûteux. Peut causer des allergies ou des irritations. Doit rester en place quelque temps après la relation sexuelle.

Le contraceptif oral d’urgence • Méthode de contraception d’exception qui consiste en l’administration de deux doses massives d’hormones qui empêchent la fécondation ou la xation de l’embryon dans l’utérus. • Appelé par le passé « pilule du lendemain ». • Utilisé lorsqu’il y a eu relation sexuelle non protégée ou qu’une mauvaise utilisation du moyen de contraception fait douter de son efcacité. • Disponible sur demande seulement, dans les pharmacies, les cliniques et auprès des inrmières scolaires. Taux d’efcacité : 95 % s’il est pris au plus tard 12 heures après la relation sexuelle ; 60 % s’il est pris après 5 jours. Ordonnance médicale : Non. Inconvénients : N’assure aucune protection contre les ITSS. Entraîne plusieurs effets secondaires.

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• Hormone à effet prolongé administrée tous les trois mois par injection.

En plus des moyens de contraception, deux méthodes de stérilisation permettent la planication des naissances : la vasectomie chez l’homme et la ligature des trompes de Fallope chez la femme. Ce sont des méthodes chirurgicales, généralement irréversibles.

• Empêche l’ovulation. Taux d’efcacité : 97 %.

FLA SH

info

Ordonnance médicale : Oui. Avantages : Simple d’utilisation. Pas de préoccupations quotidiennes. Absence ou diminution des menstruations. Inconvénients : N’assure aucune protection contre les ITSS. Saignements irréguliers entre les cycles menstruels. Peut entraîner des effets secondaires. Peut retarder la fertilité à la suite de l’arrêt de la contraception.

À quand la pilule pour homme ? Depuis l’apparition de la pilule contraceptive pour femme dans les années 1960, tous les nouveaux moyens de contraception mis en marché sont destinés aux femmes. Or, il semble que le contraceptif oral pour homme soit sur le point d’apparaître. En effet, depuis une vingtaine d’années, des scientiques travaillent au développement de ce contraceptif. Toutefois, leurs recherches se heurtent à deux difficultés. La première difficulté est qu’une très grande quantité de spermatozoïdes est produite de manière continue. Ces spermatozoïdes arrivent rapidement à maturité et un seul suft pour féconder un ovule. La seconde difculté relève du fait que tous les hommes ne réagissent pas de la même manière aux hormones contraceptives. Or, pour être efcace, la pilule contraceptive doit empêcher 100 % des spermatozoïdes de féconder l’ovule. Malgré ces difcultés, on peut tout de même s’attendre à trouver sur le marché une pilule contraceptive pour homme pratique et efcace vers 2020. Les hommes pourront alors mieux contrôler leur fertilité.

L’UNIVERS VIVANT 3.5

Le contraceptif injectable

ACTIVITÉS 1

Qu’est-ce que la contraception ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Nommez deux facteurs qui peuvent inuencer le choix d’un moyen de contraception.

3

Expliquez les afrmations suivantes. a) Aucun moyen de contraception n’est totalement efcace.

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

93

L’UNIVERS VIVANT 3.5

b) Aucun moyen de contraception ne convient parfaitement à tous ni ne peut être utilisé durant toute la vie.

4

a) Deux critères permettent de déterminer si une méthode de planication des naissances est un moyen de contraception. Quels sont-ils ?

b) Pourquoi la ligature des trompes et la vasectomie ne sont-elles pas considérées comme des moyens de contraception, alors qu’elles permettent de planier les naissances ?

Protège contre les ITSS lorsqu’il est utilisé seul

Utilisé(e) par l’homme

Utilisé(e) par la femme

Moyen de contraception

Forme une barrière contre les spermatozoïdes

Marquez d’un crochet les caractéristiques qui s’appliquent à chacun des moyens de contraception énumérés dans le tableau suivant.

Empêche l’implantation de l’embryon dans l’utérus

6

Empêche l’ovulation

Pourquoi le contraceptif oral d’urgence doit-il être pris seulement dans une situation d’urgence ?

Contient des substances chimiques

5

a) L’anneau vaginal contraceptif b) La cape cervicale et le diaphragme c) La pilule contraceptive et à administration continue d) Le condom féminin e) Le condom masculin f) Le contraceptif injectable g) Le contraceptif oral d’urgence h) Le spermicide i) Le stérilet j) Le timbre contraceptif

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Avantages

L’UNIVERS VIVANT 3.5

Le spermicide

Le stérilet

Le timbre contraceptif

Le contraceptif injectable

Le condom féminin

Le condom masculin

La pilule contraceptive

Avantages et inconvénients

La cape cervicale et le diaphragme

Cochez les avantages et les inconvénients que présente chacun des moyens de contraception ci-dessous.

L’anneau vaginal contraceptif

7

a) Simple d’utilisation b) Protège des ITSS c) Moins de risques de l’oublier d) Effet prolongé e) Rôle actif joué par l’homme dans la contraception f) Peut être inséré(e) peu de temps avant une relation sexuelle g) Régularise le cycle menstruel Inconvénients h) Requiert de la régularité i) Peut entraîner des effets secondaires j) Requiert une certaine habileté k) Peut provoquer des allergies ou des irritations l) N’offre aucune protection contre les ITSS m) Peut retarder la fertilité après l’arrêt de l’utilisation

8

Sophie et Jean se fréquentent occasionnellement depuis six mois. Ils prévoient avoir une relation sexuelle dans les prochains jours. Ils doivent choisir une combinaison de moyens de contraception qui tient compte des facteurs suivants : • Ils veulent un taux d’efcacité maximal et sont prêts à combiner plusieurs moyens pour l’obtenir. • Ils veulent éviter à la fois une grossesse et les ITSS. • Sophie a tendance à oublier de prendre ses médicaments. • Sophie ne veut pas se rendre dans une clinique tous les mois. Nommez une combinaison de moyens de contraception que Sophie et Jean pourraient utiliser. Expliquez le mode d’action de chacun de ces moyens. Moyen 1 : Moyen 2 :

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L’UNIVERS VIVANT 3.6

9

Carmen et André ont tous les deux 24 ans. Ils se fréquentent maintenant depuis deux ans, et des examens médicaux récents révèlent qu’ils ne souffrent d’aucune ITSS. Ils décident d’abandonner le condom au prot d’un autre moyen de contraception efcace. Leur choix doit prendre en compte les facteurs suivants : • Ils sont prêts tous les deux à accepter que l’efficacité ne soit pas totale. • Carmen ne veut pas prendre d’hormones qui empêchent l’ovulation. • Ils désirent attendre au moins un an avant d’avoir un enfant. Nommez deux moyens de contraception que Carmen et André pour­ raient utiliser. Expliquez le mode d’action de chacun de ces moyens. Moyen 1 :

Moyen 2 :

3.6 Les infections transmissibles sexuellement et par le sang (ITSS) DÉFI NITI ON

Les infections trans­

missibles sexuelle­ ment et par le sang (ITSS) sont des infec­ tions qui se transmettent par voie sexuelle ou par le sang.

Les activités sexuelles peuvent comporter des risques pour la santé. Les infections transmissibles sexuellement et par le sang (ITSS) constituent un de ces risques. Certaines, comme le sida et la syphilis, peuvent être mortelles si elles ne sont pas traitées. Évidemment, les ITSS ne sont pas toutes aussi graves, mais elles présentent néanmoins un danger. De manière générale, les ITSS peuvent : • causer la stérilité chez l’homme ou la femme, c’est-à-dire les empêcher d’avoir des enfants ; • mettre en péril la santé du fœtus lors d’une grossesse et celle du bébé après la naissance ; • se propager facilement et rapidement entre les individus, surtout lorsqu’il y a des relations sexuelles. Des données publiées en 2014 indiquent qu’au Québec, le nombre de personnes infectées chaque année par les ITSS augmente au lieu de diminuer. Le problème est d’autant plus sérieux que bon nombre d’entre elles peuvent ne présenter aucun symptôme pendant un certain temps. Ces personnes ignorent qu’elles sont infectées et peuvent contribuer à transmettre l’infection à d’autres. Il importe donc de connaître les principales ITSS et de prendre les mesures nécessaires pour éviter leur propagation. Voici les ITSS les plus fréquentes, leurs symptômes et les moyens de les traiter.

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L’UNIVERS VIVANT 3.6

La gonorrhée Transmission : • Par contact sexuel. u-né peut être atte int • Lors de l’accouchement, le nouvea d’une grave infection aux yeux. Symptômes : ou apparaissant quelques • Symptômes souvent inexistants jours après la contamination. écoulements ou • Sensation de brûlure en urinant, douleurs abdominales saignements vaginaux anormaux, chez la femme, ou pendant les relations sexuelles de douleur au pénis, écoulement souvent accompagné douleur ou enure des testicules. Conséquence possible : Stérilité. Traitement : Antibiotique.

La bactérie de la gonorrhée : Neisseria gonorrhoeae.

L’infection à chlamydia Transmission : • Par contact sexuel. • Lors de l’accouchement, le nouvea

u-né peut être infecté.

Symptômes : • Symptômes souvent inexistants ou apparaissant une à quatre semaines après la transmissio n. • Sensation de brûlure en urinant, pertes vaginales ou saignements vaginaux anormaux, douleurs abdominales ou pendant les relations sexuelles chez la femme, écoulement laiteux par le pénis, sen sations de lourdeur et enure des testicules. Conséquence possible : Stérilité. Traitement : Antibiotique.

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La bactérie de l’infection à chlamydia : Chlamydia trachomatis.

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La syphilis L’UNIVERS VIVANT 3.6

Transmission : Par contact sexuel et transmission au fœtus pendant la grossesse. Symptômes :

La bactérie de la syphilis : Treponema pallidum.

• Premier stade : apparition d’une plaie non douloureuse qui disparaît après quelques semaine s. • Deuxième stade : apparition puis disparition de douleurs musculaires et articulaires , de èvre, d’enure des ganglions et de rougeurs sur la peau. • Troisième stade : apparition de lési ons graves à divers organes (cerveau, yeux, cœur, foie , etc.). Conséquences possibles : Lésions au cœur, aux nerfs, au cerveau, décès. Si l’infection n’est pas traitée pendant la grossesse, les bébés infectés risquen t d’être mort-nés ou de mourir peu après leur naissance. Traitement : Antibiotique.

L’hépatite B , les sécrétions Transmission : Par le sang, le sperme vaginales et plus rarement la salive. Symptômes : é des personnes • Aucun symptôme chez la majorit infectées. : manque d’appétit, • Symptômes pouvant apparaître jaunissement des fatigue, nausées et vomissements, leurs abdominales. yeux et de la peau, urine foncée, dou chronique, cancer Conséquences possibles : Maladie du foie. Prévention et traitement :

Le virus de l’hépatite B.

• Vaccin préventif. • Médicaments antiviraux.

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L’herpès génital • Par contact sexuel ou par simple contact avec la peau, même en l’absence de symptômes . • Peut se transmettre de la mère au fœtus pendant la grossesse ou au nouveau-né lors de l’accouchement. Symptômes : • Souvent, aucun symptôme lors de la première infection. • Petites ampoules dans la région génitale. Elles éclatent après quelques jours et créent de petites plaies qui s’assèchent et disparaissent. • Le virus demeure dans le corps tou te la vie. Certains n’auront plus jamais de symptômes alors qu’ils Le virus de l’herpès génital : apparaîtront et disparaîtront chez d’autres. Herpes simplex. Conséquences possibles : Éruptio ns cutanées répétitives. Prévention et traitement : • Les traitements actuels permetten t seulement de réduire les symptô mes. • Une bonne hygiène corporelle, con sistant à conserver les zones infectée s sèches et propres, contribue à prévenir la contamination. • Les cas chroniques peuvent exig er des antiviraux.

Le virus du papillome humain (VP

Le virus du papillome humain (VPH) : Papillomavirus.

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L’UNIVERS VIVANT 3.6

Transmission :

H)

ou par contact direct de Transmission : Par contact sexuel la peau avec les verrues. Symptômes : lent à des choux• Verrues (condylomes) qui ressemb dans la région eurs et qui apparaissent surtout génitale. virus demeure dans le • Une fois la personne infectée, le corps toute la vie. du col de l’utérus, du Conséquences possibles : Cancer vagin, du pénis. Prévention et traitement : types de VPH. • Vaccin préventif contre certains tés à l’aide d’une • Les condylomes peuvent être trai ecin. crème ou être enlevés par un méd

Chapitre 3 | La reproduction humaine

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Les morpions et la gale L’UNIVERS VIVANT 3.6

Transmission : • Morpions : contact physiques inti mes (sexuels ou non), échanges de vêtements ou contact avec de la literie contaminée. • Gale : simple contact avec la régi on infectée. Symptômes : • Morpions : démangeaisons dans la région génitale ou dans d’autres endroits poilus. • Gale : démangeaisons intenses, surtout le soir et la nuit. Apparition de boutons rouges et de sillons qui ressemblent à des égratignures. Conséquences possibles : Démang eaisons, rougeurs, éruptions cutanées. Traitements : • Shampoing. • Crème ou lotion médicamentée.

Un morpion : un parasite, tout comme celui de la gale.

• Médicaments antiparasitaires.

• Désinfection des vêtements con

taminés.

aine (VIH)/sida Le virus de l’immunodécience hum Transmission : es. • Sang, sperme et sécrétions vaginal ttre à son enfant pendant • Une mère infectée peut le transme t ou de l’allaitement. la grossesse, lors de l’accouchemen le environ trois mois après • L’infection par le virus est décelab la contamination.

Le virus du VIH.

symptôme dans les 10 ans Symptômes : Bien souvent, aucun suivant la contamination. une maladie mortelle qui Conséquence possible : Le sida est le rend incapable d’offrir attaque le système immunitaire et et les virus qui causent les une protection contre les bactéries maladies.

Traitement : . le sida ni aucun vaccin contre le VIH • Il n’existe aucun traitement contre rs à retarder l’apparition des premie • Les antiviraux ne peuvent qu’aider du sida. symptômes et ralentir la progression

100

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FIGURE

La vaginite n’est pas considérée comme une ITSS. C’est une inflammation du vagin qui peut survenir plusieurs fois dans la vie de la plupart des femmes. La prise d’antibiotiques et de contraceptifs oraux, le temps chaud, les vêtements humides ou trop serrés contribuent à son apparition. Il existe deux types de vaginite : • la vaginite à levures, causée par un champignon (voir la gure 13) ;

13 Le champignon responsable de la vaginite à levures : Candida albicans.

• la vaginite à Trichomonas, causée par un parasite.

L’UNIVERS VIVANT 3.6

La vaginite

Les symptômes généraux de la vaginite sont une envie fréquente d’uriner, des douleurs en urinant, des irritations et des démangeaisons. La vaginite à levures provoque des pertes vaginales blanches sans odeur. La vaginite à Trichomonas provoque des écoulements jaunâtres ou verdâtres et malodorants. Il arrive que les hommes soient infectés par le champignon ou le parasite. La vaginite à levures se traite par des médicaments ou une crème. La vaginite à Trichomonas se traite à l’aide de médicaments.

Des mesures à prendre Parmi les diérents moyens de contraception, le condom masculin ou féminin ore la meilleure protection contre la plupart des ITSS. Il est essentiel de passer un examen médical pour dépister toute ITSS avant l’arrêt de l’utilisation du condom avec un ou une partenaire stable. Cet examen permet de diminuer la propagation des ITSS. Lorsqu’une personne apprend qu’elle a une ITSS, elle doit avertir son ou ses partenaires sexuels récents, suivre les recommandations du médecin et s’abstenir d’avoir des relations sexuelles non protégées. Le médecin est dans l’obligation d’informer les parents lorsque le garçon ou la lle qui le consulte a moins de 14 ans.

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

101

FLA SH

info

L’UNIVERS VIVANT 3.6

Le vaccin anti-VPH L’infection au VPH est l’ITSS la plus courante dans le monde. On estime qu’environ 75 % de la population sera infectée par ce virus au moins une fois dans sa vie. Depuis 2008, le vaccin utilisé au Québec protège contre les quatre types de VPH à l’origine de la majorité des cancers du col de l’utérus et des condylomes. L’administration de ce vaccin est offerte dès la 4e année du primaire aux enfants dont les parents acceptent la vaccination. Le vaccin contre le VPH peut aider à protéger contre certains cancers, notamment ceux du col de l’utérus, du pénis et de la gorge.

ACTIVITÉS

102

1

Que sont les infections transmissibles sexuellement et par le sang (ITSS) ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Nommez trois risques liés à la plupart des ITSS.

3

Donnez deux raisons pour lesquelles les ITSS sont considérées comme un problème majeur lié à la santé sexuelle.

4

Décrivez trois comportements qui permettent d’éviter de contracter une ITSS.

5

Au cours d’une visite chez le médecin, un de vos amis apprend qu’il a contracté la gonorrhée. Nommez trois gestes responsables qu’il devrait accomplir maintenant qu’il se sait infecté.

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Quelle est la principale différence entre les ITSS causées par des bactéries et celles qui sont causées par des virus ?

7

Quelle est l’ITSS la plus répandue ? Est-elle causée par un virus ou une bactérie ?

8

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

L’UNIVERS VIVANT 3.6

6

Vrai

Faux

a) Yann a 13 ans et il a une ITSS. Le médecin a l’obligation d’en aviser ses parents. b) La plupart des ITSS se manifestent rapidement par des symptômes et sont très douloureuses. c) Une ITSS non soignée peut parfois disparaître seule. d) Le condom est un moyen de protection infaillible contre les ITSS. e) Pour guérir les ITSS, il suft d’appliquer un bon onguent acheté à la pharmacie. f) On peut attraper une ITSS en partageant des vêtements ou en dormant à l’hôtel. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

9

Encerclez les afrmations qui peuvent être associées à un risque de transmission du VIH/sida. a) S’asseoir sur un siège de toilette malpropre. b) Avoir une relation sexuelle avec une personne infectée sans utiliser adéquatement le condom. c) Serrer la main d’une personne infectée. d) Se servir d’une seringue déjà utilisée par une autre personne pour s’injecter un médicament. e) Être en contact avec le sang d’une personne infectée.

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Chapitre 3 | La reproduction humaine

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POUR FAIRE LE POINT

POUR FAIRE LE POINT

1

Quels moyens de contraception protègent aussi des ITSS ? Expliquez le mode d’action de chacun de ces moyens ainsi que les ITSS qu’il permet d’éviter de contracter.

Moyen de contraception

Mode d’action

ITSS évitée

3 1

2

104

Nommez deux comportements qui peuvent permettre aux adolescents d’éviter une grossesse avant l’âge de 18 ans ou de contracter une ITSS.

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Les cellules qui composent les êtres vivants sont des systèmes qui fonctionnent comme de petites usines Des substances y entrent, sont transformées et utilisées, et d’autres substances en sortent Certaines structures des cellules sont essentielles au maintien de la vie Elles leur permettent, entre autres, de respirer, de se reproduire et d’effectuer des échanges avec le milieu extérieur D’autres structures jouent le rôle de véritables messagers Les cellules renferment également l’ADN, qui contient toute l’information génétique essentielle au développement des êtres vivants

SOMMAIRE

CHAPITRE

L A DIV ERSIT É E T LE MA INT IEN DE L A V IE Rappel  106 41 La cellule, les gènes et les chromosomes  107 42 Les intrants et les extrants  112 43 La diffusion et l’osmose  115 44 La respiration cellulaire et la photosynthèse  120 Pour faire le point  132

Selon vous, les cellules animales et végétales ont-elles recours aux mêmes mécanismes pour se nourrir ou effectuer des échanges avec l’extérieur ?

105

RAPPEL L’évolution des espèces RAPPEL

• Une espèce évolue parce que les caractères des individus qui en font partie se transmettent aux descendants, que ces caractères varient légèrement d’un individu à l’autre et qu’à long terme, certains d’entre eux permettent à l’espèce d’être parfaitement adaptée à son milieu de vie.

L’organisation en cellules • Un être vivant se dénit par un ensemble de caractéristiques. Une de ces caractéristiques est l’organisation en cellules. • La cellule est l’unité de base de la vie. Tous les êtres vivants sont composés de cellules. Certains êtres vivants sont constitués d’une seule cellule. Ce sont des êtres unicellulaires. D’autres, comme les animaux et les végétaux, sont formés de plusieurs cellules. Ce sont des êtres pluricellulaires.

A

B

Noyau Membrane cellulaire Cytoplasme Vacuoles Chloroplastes Mitochondries Paroi cellulosique

Noyau Il dirige et contrôle toutes les activités de la cellule et renferme l’ADN, porteur des gènes.

Chloroplastes (cellule végétale) Situés dans le cytoplasme des cellules végétales, ils contiennent la chlorophylle. La chlorophylle absorbe la lumière du Soleil et l’utilise pour la photosynthèse.

Membrane cellulaire Elle entoure la cellule et contribue à contrôler l’entrée et la sortie des substances.

Mitochondries Lieu de la respiration cellulaire, qui procure à la cellule l’énergie dont elle a besoin pour fonctionner.

Cytoplasme Il permet la distribution des substances (dioxygène, éléments nutritifs, etc.) à toutes les parties de la cellule.

Paroi cellulosique (cellule végétale) Sa rigidité limite les déplacements et empêche les déformations excessives de la cellule végétale.

FIGURE

Vacuoles Elles entreposent les déchets avant leur élimination ou des substances que la cellule n’utilise pas immédiatement (nutriments, gras, etc.). On trouve une seule grosse vacuole dans la cellule végétale et plusieurs petites dans la cellule animale.

106

R1

Les principales structures de la cellule animale

L’univers vivant

A

et de la cellule végétale

B

.

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4.1 La cellule, les gènes et les chromosomes L’UNIVERS VIVANT 4.1

LE NOYAU DE LA CELLULE Chez les êtres humains, presque toutes les cellules ont un noyau. Certaines, comme les cellules musculaires, en ont plusieurs. D’autres, comme les globules rouges matures en circulation dans le sang, n’en ont pas. Le noyau est le plus grand des organites de la cellule. Il constitue son centre de contrôle. En d’autres termes, les informations contenues dans le noyau détermineront de quel type sera la cellule et à quoi elle servira. Le noyau dirige aussi la division de la cellule, c’est-à-dire le processus qui assure la multiplication des cellules. Le noyau de la cellule renferme, entre autres, la chromatine. La chromatine est un enchevêtrement de longs laments tellement serrés que, lorsque la cellule ne se divise pas, elle ressemble à une balle de laine. Ces longs laments sont des brins d’acide désoxyribonucléique (ADN).

Les chromosomes Lorsque la cellule se divise, l’ADN qui compose la chromatine se condense et se réorganise. Chaque lament d’ADN prend alors la forme de petits bâtonnets en X ; ce sont les chromosomes (voir la gure 14). Chaque chromosome est formé de deux brins d’ADN reliés par le centre. Le nombre de chromosomes varie d’une espèce à l’autre.

DÉFI NITI ON

Un chromosome est un brin d’ADN organisé, visible dans le noyau de la cellule au moment de sa division. L’ensemble des chromosomes d’un individu contient les gènes de cet individu et est caractéristique d’une espèce.

Noyau de la cellule

FIGURE

Chromosome

14 Cellule et chromosome. Un chromosome est constitué de laments d’ADN condensés et organisés, visibles seulement lorsque la cellule se divise.

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Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

107

L’UNIVERS VIVANT 4.1

L’ADN est une molécule complexe qui contient le code génétique de l’individu. On peut comparer l’ADN à un code secret qui donne accès à toute l’information héréditaire relative à un individu. Cette information est nécessaire au fonctionnement de tout l’organisme.

FIGURE

Chez les espèces à reproduction sexuée, la plupart des cellules contiennent deux exemplaires de chaque chromosome : un exemplaire hérité du parent mâle, l’autre, du parent femelle. Par contre, les gamètes (cellules sexuelles) ne renferment qu’un exemplaire de chaque chromosome.

15 Les chromosomes d’un être humain de sexe masculin. Lorsqu’on extrait les chromosomes du noyau d’une cellule d’un être humain de sexe masculin, qu’on les colore et qu’on les classe par taille, on obtient cet assemblage. Le chromosome XY, qui indique que l’individu est de sexe masculin, est encerclé.

Chez l’être humain, le noyau de chaque cellule, sauf celui des gamètes, contient une paire de chacun des chromosomes numérotés de 1 à 22, et une paire de chromosomes sexuels, nommés XX chez la femme et XY chez l’homme (voir la gure 15). Les chromosomes sexuels déterminent, entre autres, le sexe d’un individu.

Le nombre, la forme, le rôle des chromosomes et les gènes qu’ils contiennent varient selon les espèces. Ainsi, l’Ophioglossum vulgatum (ou Ophioglosse commun), une espèce de fougère, a 1260 chromosomes. Dans l’état actuel des connaissances, c’est l’être vivant qui en possède le plus. En comparaison, l’être humain en a 46, la mouche à fruits, 8, le chien et la poule, 78.

Un gène DÉFI NITI ON

Un gène est une région d’un chromosome qui transmet l’ordre de fabriquer une molécule remplissant une fonction dans l’organisme ou déterminant un caractère particulier. L’ensemble des gènes contient le code des caractères héréditaires, c’est-à-dire des caractères qui peuvent être transmis à la génération suivante.

108

L’univers vivant

Un gèneest un segment d’ADN qui, après avoir été lu et décodé, transmet dans l’organisme l’ordre de fabriquer un élément. Cet élément est un messager qui peut à son tour diriger la fabrication d’autres molécules. Ces molécules servent à dénir un caractère ou peuvent participer aux processus vitaux de la cellule et de l’organisme. Les êtres humains auraient entre 20 000 et 40 000 gènes diérents. Certains caractères, comme le groupe sanguin, sont déterminés par un seul gène. Cependant, la plupart des caractères sont déterminés par plusieurs gènes. C’est le cas, par exemple, de la couleur et de la forme des yeux, de la pigmentation de la peau et de la forme du visage. Les gènes déterminent aussi certaines maladies dites héréditaires comme la brose kystique, la dystrophie musculaire, l’hémophilie et la maladie de Parkinson. La transmission des gènes explique la présence de caractères identiques chez les parents et leurs descendants. Par contre, des caractéristiques acquises au cours de la vie comme des cicatrices sur la peau, la perte d’un membre et des maladies telles que le cancer ne sont pas héréditaires. La prédisposition à certaines maladies, elle, peut l’être. Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

FLA SH

info L’UNIVERS VIVANT 4.1

Un gène d’intérêt Certains gènes présents chez une espèce donnent des ordres qui offrent un intérêt pour une autre espèce. Aujourd’hui, plusieurs de ces gènes ont été introduits chez des espèces qui ne les possédaient pas. Les espèces dont on a transformé le bagage génétique sont appelées « organismes génétiquement modiés » (OGM). Les OGM sont transgéniques, car ils possèdent un gène qui n’appartient pas réellement à l’espèce. Par exemple, un gène de uorescence présent chez la méduse a été introduit chez une espèce de souris et chez des moutons. Un autre gène Des souris génétiquement modiées. permettant la résistance à un herbicide a été implanté chez le soja ; un gène rendant la chair plus ferme a été incorporé dans une variété de tomate ; un gène « antigel » permet d’obtenir des fraises hâtives au printemps, etc. Les OGM sont réglementés dans bon nombre de pays. Leur utilisation et leur fabrication sont très controversées. Ainsi, si la vente de produits contenant des OGM est interdite dans certains pays, d’autres pays l’autorisent.

ACTIVITÉS 1

a) Qu’est-ce qu’un chromosome ? Donnez une dénition dans vos mots.

b) Qu’est-ce qu’un gène ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Quel est le rôle des gènes dans l’organisme et dans l’hérédité ? •

Dans l’organisme :

•

Dans l’hérédité :

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Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

109

3

Quel rapport peut-on établir entre les structures suivantes ?

L’UNIVERS VIVANT 4.1

a) La chromatine et l’ADN : b) Un chromosome et un gène : 4

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

Vrai

Faux

a) Toutes les cellules de tous les êtres vivants possèdent un noyau. b) La chromatine est formée de longs laments d’ADN enchevêtrés. c) Les chromosomes sont constitués de laments d’ADN qui diffèrent de ceux de la chromatine. d) Avec un microscope très puissant, on peut voir les chromosomes en tout temps. e) Chaque espèce possède un lot caractéristique de chromosomes. f) Les gamètes sont les seules cellules à ne posséder qu’un exemplaire de chaque chromosome. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

5

Remplissez la che d’identité suivante. Nom : Chromosomes humains. Nombre chez l’être humain : Nombre de paires : Forme : Noms particuliers : Provenance :

Localisation : Rôle :

110

L’univers vivant

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Dessinez une cellule animale et indiquez le nom de ses structures. Dessinez ensuite un agrandissement d’un chromosome lors de la division de la cellule et indiquez son nom. Utilisez pour ce faire la liste de mots suivante. • • • •

7

Chromatine Chromosome Cytoplasme Membrane cellulaire

• Mitochondrie • Noyau • Vacuole

L’UNIVERS VIVANT 4.1

6

Voici une liste de caractéristiques. Encerclez celles qui sont héréditaires. a) Les cheveux épais et blonds de Clara. b) Le tatouage de Dina. c) L’absence de pilosité sur le torse de Louis due à des séances d’épilation au laser. d) Les dents friables de Nathalie, comme celles de sa mère. e) Le pouce court de Rachid. f) La perte précoce des cheveux de Véronique à la suite d’un traitement de chimiothérapie.

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Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

111

8

Voici une liste de maladies ou de handicaps. Encerclez celui ou ceux qui sont héréditaires. a) La surdité de Fernando à la suite d’un accident de voiture.

L’UNIVERS VIVANT 4.2

b) La brose kystique dont sont atteints Sarah et son petit frère. c) La cécité de Carol qui a regardé une éclipse de Soleil sans protection. d) Le cancer de la peau d’Anthony qui s’est longuement exposé au Soleil sans protection. e) Le syndrome de Guillain-Barré qui a détruit les cellules musculaires de Brigitte après qu’une mauvaise grippe eut déréglé son système immunitaire. f) Le rhume que Nasser attrape chaque année. 9

Le texte suivant explique pourquoi les gènes sont les unités de base de l’évolution. Complétez-le. Les

contiennent le code des caractères héréditaires, donc des caractères d’une

à l’autre. Or, une

parce que les caractères des individus de l’espèce se transmettent à ses

évolue et que

les individus diffèrent les uns des autres, même au sein de la même espèce. Les gènes sont donc les

de base de l’évolution.

4.2 Les intrants et les extrants Qu’ont en commun un lapin, un tournesol, un être humain et une cellule ? Ce sont tous des systèmes, c’est-à-dire des ensembles organisés, composés de plusieurs éléments. Par exemple, le lapin est composé d’un estomac, de deux yeux, d’un cœur, etc. ; tous ces éléments jouent un rôle dans la survie du lapin.

DES SYSTÈMES Chaque cellule constitue aussi un système qui a un rôle à jouer. Celui-ci varie selon le type de cellules. Ainsi, chez les êtres humains, les cellules nerveuses ne remplissent pas le même rôle que les cellules du cuir chevelu, que les cellules sanguines ou que celles de la paroi de l’estomac. On peut donc dire que chaque être vivant ainsi que chacune des cellules dont est composé un être vivant pluricellulaire (c’est-à-dire constitué de plusieurs cellules) forment un système.

112

L’univers vivant

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INTRANTS ET EXTRANTS Pour fonctionner, un système doit échanger des substances avec son milieu. Chaque système est alimenté par un courant d’entrée. Le courant d’entrée permet au système de recevoir la matière et l’énergie dont il a besoin pour fonctionner. Chaque système évacue aussi, par un courant de sortie, la matière et l’énergie produites ou reçues, mais non utilisées. Tout ce qui entre dans un système constitue les intrants; tout ce qui en sort constitue les extrants. Les intrants et les extrants d’un être vivant sont les mêmes que les intrants et les extrants des cellules qui le composent. Ainsi, si des cellules ont besoin de dioxygène (O2) pour fonctionner, le dioxygène doit d’abord entrer dans l’être vivant avant d’atteindre les cellules (voir la gure 16).

Intrants

FIGURE

Eau, dioxygène (O2), nutriments (sels minéraux, vitamines, sucre, etc.), etc.

Un intrant est un élément qui entre dans un système pour que ce dernier puisse obtenir la matière et l’énergie nécessaires à son fonctionnement. Un extrant est un élément qui sort du système ; c’est un élément qui n’a pas été utilisé ou qui constitue un déchet.

L’UNIVERS VIVANT 4.2

DÉFI NITI ONS

Extrants Excréments, eau, urine, dioxyde de carbone (CO2), énergie, etc.

16 Des systèmes vivants, avec leurs intrants et leurs extrants.

Par ailleurs, les intrants d’un système peuvent être les extrants d’un autre système. C’est ce qui permet la circulation de la matière et de l’énergie. Par exemple, le dioxyde de carbone (CO2) est un des extrants de la respiration des animaux, mais aussi un intrant de la photosynthèse, une réaction chimique qui permet aux végétaux verts de fabriquer leur propre nourriture.

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Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

113

L’UNIVERS VIVANT 4.2

ACTIVITÉS 1

Qu’est-ce qu’un intrant ? Qu’est-ce qu’un extrant ? Donnez une dénition dans vos mots. • Intrant :

• Extrant :

2

Pour chacun des systèmes suivants, nommez des intrants et des extrants possibles.

a) Intrants

Extrants

b) Intrants

114

L’univers vivant

Extrants

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4.3 La diffusion et l’osmose L’UNIVERS VIVANT 4.3

C’est grâce à des mécanismes d’échange que les cellules peuvent se procurer toutes les substances essentielles à leur survie (les intrants) et évacuer les déchets (les extrants). Les intrants et extrants entrent dans la cellule et en sortent en passant à travers la membrane cellulaire. Cette membrane constitue une barrière entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule car elle est dotée d’une perméabilité sélective. La membrane cellulaire est : • perméable à cause de ses minuscules pores qui permettent aux petites molécules de traverser la membrane ; • sélective, car elle contient un certain nombre de substances qui agissent un peu comme des douaniers en laissant passer certaines molécules et en bloquant le passage à d’autres. Étant donné cette structure particulière de la membrane cellulaire, le cytoplasme de la cellule a une composition chimique qui dière de celle du milieu extérieur. On distingue deux types de transport des particules à travers la membrane cellulaire : un transport actif, qui requiert un apport d’énergie, et un transport passif, qui n’en requiert aucun. La diusion et l’osmose sont des mécanismes passifs par lesquels les cellules échangent des substances avec leur milieu. Ce seront les seuls types de transport traités dans cette section.

Qu’est-ce que la diusion ? La diusion est le déplacement des molécules d’une substance dissoute (le soluté) à partir d’une région où elles sont concentrées vers une région où elles le sont moins. Ce déplacement du soluté dans la solution ou à travers une membrane a pour eet d’équilibrer les concentrations. Pour illustrer le phénomène de la diusion, on pourrait verser de l’encre dans un récipient d’eau (voir la gure 17). Les molécules d’encre (le soluté) se déplacent d’abord dans tous les sens de manière désordonnée. Puis, elles entrent en collision et se dispersent ; c’est la diusion. La diusion se poursuit tant que la concentration des molécules d’encre est plus forte à un endroit qu’à un autre. Elle s’achève lorsque l’encre est uniformément dispersée dans l’eau.

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FIGURE

LA DIFFUSION

17 La diffusion de l’encre

dans l’eau. L’encre se diffuse dans l’eau jusqu’à ce que la concentration de la solution devienne homogène.

Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

115

L’UNIVERS VIVANT 4.3

Dans les échanges entre la cellule et son milieu, le principe de la diusion est le même que celui de l’encre dans l’eau, à cette diérence près que les molécules de soluté doivent traverser la membrane cellulaire pour accéder au milieu de concentration diérente (voir la gure 18). Avant

B

Après

FIGURE

A

DÉFI NITI ON

La diffusion est le mouvement dans lequel les molécules d’un soluté passent d’une région (ou d’une solution) où elles sont concentrées vers une région (ou une solution) où elles le sont moins.

18 La diffusion des molécules. Les molécules de soluté traversent la membrane cellulaire à partir du milieu où elles sont le plus concentrées pour aller vers le milieu où elles sont le moins concentrées. Les schémas A et B illustrent le passage des molécules à travers la membrane cellulaire vers l’intérieur de la cellule. Dans le corps humain, le dioxygène (O2) de l’air pénètre dans les poumons pendant l’inspiration. Le sang puis les cellules absorbent ce dioxygène par diusion. En eet, les molécules de gaz tels que le dioxygène traversent facilement la membrane des cellules des alvéoles des poumons, puis celle des petits vaisseaux sanguins pour entrer dans le sang. Toujours par diusion, elles retraverseront ensuite la membrane des petits vaisseaux sanguins, puis celle des cellules.

L’OSMOSE Les cellules sont composées d’environ 70 % d’eau. L’eau est en fait la substance la plus abondante tant à l’intérieur qu’à l’extérieur des cellules. Dans les cellules, elle est le solvant ; elle dissout des substances telles que des nutriments qui proviennent de l’alimentation, des gaz comme le dioxygène (O2) et le dioxyde de carbone (CO2) et des déchets. Ces substances dissoutes traversent dans les deux sens la membrane cellulaire, par diusion. Les molécules d’eau, parce qu’elles sont susamment petites, peuvent elles aussi traverser la membrane. Ainsi, au cours de l’osmose, la membrane laisse passer les molécules d’eau (le solvant) et retient les substances dissoutes (le soluté). Les molécules d’eau se déplacent alors de la solution où les substances dissoutes sont moins nombreuses, plus diluées, vers la solution où elles sont plus nombreuses et plus concentrées, ce qui permet

116

L’univers vivant

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d’équilibrer les concentrations de soluté (voir la gure 19).

DÉFI NITI ON

L’osmose est le mouvement des molé­ cules d’eau (solvant) à travers une mem­ brane semi­perméable, de la solution la plus diluée vers la solution la plus concen­ trée en soluté.

FLA SH

A

B

Des particules (nutriments, dioxyde de carbone, déchets) Eau (mesurée en millilitres)

A

B

FIGURE

C’est à la suite d’une osmose que, par exemple, une laitue laissée sur un comptoir s’amollit. Les molécules d’eau de ses cellules traversent la membrane et s’évaporent dans l’air ambiant. Les feuilles de laitue se fanent. Si on les plonge dans l’eau, les molécules d’eau traverseront la membrane des cellules et pénétreront à l’intérieur, et les feuilles retrouveront leur fermeté. L’osmose permet donc de réhydrater les légumes fanés avant de les consommer.

L’UNIVERS VIVANT 4.3

En diluant le soluté de la solution vers laquelle les molécules d’eau se dirigent, l’osmose rétablit les concentrations de part et d’autre de la membrane cellulaire. Ce phénomène permet de maintenir des concentrations idéales de nutriments à l’intérieur des cellules du corps.

19 Le déplacement de l’eau par osmose. Dans le bécher de gauche, l’eau passe du milieu le plus dilué B vers le milieu le plus concentré A jusqu’à ce qu’il y ait le même nombre de particules dissoutes par millilitre d’eau dans les deux solutions. À la n (bécher de droite), la concentration des particules est la même dans les deux solutions.

techno

L’osmose au service de l’industrie Le principe de l’osmose est couramment utilisé dans l’industrie. Les solutions sont placées dans des conte­ nants munis d’une membrane et, en exerçant une forte pression à l’intérieur de celle­ci, on force l’eau à traverser la membrane semi­sélective qui retient le soluté à l’intérieur. Comme l’eau passe de la solution la plus concentrée en soluté vers la solution la moins concentrée, il y a « osmose inverse ». Le procédé de l’osmose inverse est utilisé, par exemple, pour dessa­ ler l’eau de mer et obtenir une eau potable. Il est aussi utilisé pour ltrer l’eau domestique et, en acériculture, pour concentrer l’eau d’érable et obtenir du sirop. Pour dessaler l’eau de mer ou obtenir du sirop d’érable, l’osmose inverse est moins coûteuse et moins éner­ givore que l’évaporation. Cependant, la perte en eau est encore considérable dans le dessalage, et les ltres coûtent très cher.

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Un osmoseur inverse.

Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

117

L’UNIVERS VIVANT 4.3

ACTIVITÉS 1

Qu’est-ce que la diffusion ? Qu’est-ce que l’osmose ? Donnez une dénition dans vos mots. • La diffusion :

• L’osmose :

2

Pour chacun des énoncés suivants, indiquez s’il s’agit d’une diffusion ou d’une osmose. a) Phénomène par lequel les molécules d’eau traversent la membrane cellulaire. b) Phénomène par lequel les molécules de soluté traversent la membrane cellulaire. c) Phénomène qui permet aux cellules d’obtenir des substances essentielles à leur survie et d’évacuer les déchets. d) Phénomène qui permet d’équilibrer les concentrations de soluté de part et d’autre de la membrane cellulaire. e) Phénomène par lequel les molécules passent à travers la membrane, de la solution la plus concentrée vers la solution la moins concentrée. f) Phénomène par lequel les molécules d’eau passent de la solution la plus diluée vers la solution la plus concentrée en soluté.

3

Pourquoi dit-on que la membrane cellulaire a une perméabilité sélective ?

4

Pour chacune des situations suivantes, indiquez si on a affaire à une diffusion ou à une osmose. a) Les aliments digérés traversent la paroi de l’intestin pour rejoindre le sang. b) Pour que les muscles puissent se contracter, les cellules musculaires doivent utiliser beaucoup de dioxygène (O2). c) À la suite d’une contraction musculaire, les cellules doivent évacuer le dioxyde de carbone (CO2) produit, sinon elles risquent de s’empoisonner. d) Il fait très chaud à l’extérieur, et le corps transpire beaucoup. Il convient de boire beaucoup d’eau pour éviter la déshydratation.

118

L’univers vivant

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5

Équilibrez les concentrations suivantes de part et d’autre de la membrane cellulaire en complétant, dans chacun des deux cas, le dessin de la gure de droite.

Avant

L’UNIVERS VIVANT 4.3

a) Équilibre des concentrations de soluté par diffusion Après

b) Équilibre des concentrations de soluté par osmose Solution non concentrée

Solution concentrée

Membrane à perméabilité semi-sélective

6

Membrane à perméabilité semi-sélective.

Que pourrait-il se passer dans chacune des situations suivantes ? a) Une cellule est incapable d’évacuer les substances inutiles ainsi que les déchets qu’elle produit.

b) Une cellule laisse sortir toute l’eau qu’elle contient.

7

Indiquez si le schéma suivant illustre l’osmose ou la diffusion. Expliquez votre réponse. Avant

Après

Légende Molécule d’eau Sodium (sel)

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Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

119

L’UNIVERS VIVANT 4.4

8

Le texte suivant décrit des diffusions. Illustrez ces diffusions. Le dioxygène (O2) de l’air traverse la membrane des cellules des poumons, puis celle des petits vaisseaux sanguins pour entrer dans le sang. Le dioxygène retraverse ensuite la membrane des petits vaisseaux sanguins, puis celle des cellules des yeux, de la peau, du cœur, etc.

4.4 La respiration cellulaire et la photosynthèse Les cellules accomplissent constamment des tâches liées à leur rôle dans l’organisme : elles transportent des substances, transmettent de l’information, assurent la défense du corps, etc. Pour remplir ces tâches ainsi que des fonctions vitales comme la division cellulaire, la croissance et la réparation de l’orga­ nisme, elles ont besoin d’énergie. Qu’il s’agisse de la cellule d’un organisme unicellulaire ou des milliards de cellules contenues dans l’être humain, toutes les cellules ont besoin de matière et d’énergie pour jouer leur rôle. Pour ce faire, elles échangent de la matière et de l’énergie avec leur milieu. En fait, la cellule est considérée comme le plus petit système vivant qui comporte des intrants et des extrants.

120

L’univers vivant

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L’UNIVERS VIVANT 4.4

La lumière est la source d’énergie des plantes et de certaines bactéries. Ces organismes sont autotrophes : ils fabriquent leur propre énergie chimique au moyen de la photosynthèse. Les animaux, eux, sont des organismes hétérotrophes. Cela signie qu’ils ne produisent pas leur propre nourriture : ils ingèrent leurs sources d’énergie en se nourrissant de végétaux ou d’autres animaux. Leur digestion rend possible la respiration cellulaire. La respiration cellulaire et la photosynthèse sont deux réactions chimiques qui permettent aux cellules de jouer leur rôle.

LA RESPIRATION CELLULAIRE La respiration cellulaire est une réaction chimique de combustion, semblable à celle qui se produit lorsqu’un morceau de bois brûle (voir la gure 20). Le dioxygène (O2) capté par le feu contribue à dégrader le bois. Il y a production de chaleur et rejet de dioxyde de carbone (CO2) et d’eau.

DÉFI NITI ON

La respiration cellu­ laire est une réaction chimique qui permet à la cellule d’accomplir ses activités en produisant de l’énergie à partir du glucose.

Dans la cellule animale, le dioxygène (O2) est capté par les mitochondries et contribue à dégrader le glucose (sucre), une molécule très énergétique qui provient de l’alimentation. Chez les êtres humains, au cours de la respiration cellulaire, deux intrants, le

A

Intrants

Extrants Énergie thermique (chaleur) Dioxyde de carbone (CO2) Eau

Dioxygène (O2) Bois

B

Intrants

Cellule animale

Cellule végétale

Extrants Énergie chimique et thermique Dioxyde de carbone (CO2) Eau

Dioxygène (O2) Glucose (énergie chimique)

FIGURE

Mitochondries

20

Comparaison entre la combustion du bois

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A

et la respiration cellulaire

B

.

Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

121

L’UNIVERS VIVANT 4.4

dioxygène et le glucose, sont acheminés aux cellules par la circulation sanguine et doivent traverser la membrane cellulaire. Les extrants produits sont de l’énergie, du dioxyde de carbone et de l’eau. Cependant, contrairement à la combustion du bois, une petite partie seulement de l’énergie produite par la respiration cellulaire est perdue sous forme de chaleur. En eet, après la respiration, la majeure partie de l’énergie chimique contenue dans le glucose demeure, mais sous une autre forme d’énergie chimique, plus facile à utiliser par la cellule que le glucose. La respiration cellulaire a lieu dans le cytoplasme des cellules des bactéries et dans les mitochondries des cellules de la plupart des autres êtres vivants. DÉFI NITI ON

La photosynthèse est une réaction chimique qui permet aux végétaux, aux algues et à certaines batéries d’utiliser l’énergie lumineuse pour fabriquer leur nourriture et emmagasiner de l’énergie.

LA PHOTOSYNTHÈSE Les extrants de la respiration cellulaire constituent les intrants d’une autre réaction chimique : la photosynthèse. La photosynthèse est une réaction chimique qui permet aux végétaux, aux algues et à certaines bactéries d’utiliser l’énergie lumineuse pour fabriquer leur nourriture et emmagasiner de l’énergie (voir la gure 21). Chez les végétaux et les algues, cette réaction se déroule à l’intérieur des chloroplastes, lesquels contiennent de la chlorophylle, un pigment vert qui capte l’énergie lumineuse. Les feuilles sont les organes de la plante qui en contiennent le plus. Au cours de la photosynthèse (voir la gure 22, à la page suivante), la chlorophylle capte l’énergie lumineuse. En plus de cette énergie, les plantes absorbent du dioxyde de carbone (CO2) présent dans l’air et de l’eau (par leurs racines). L’énergie lumineuse agit sur le dioxyde de carbone et sur l’eau, ces deux intrants ayant traversé la membrane cellulaire et pénétré dans la cellule. Il y a alors libération de dioxygène (O2) dans l’air et production de glucose : celui-ci quitte la feuille et est transporté dans toute la plante pour la nourrir. Bref, au cours de la photosynthèse, l’énergie lumineuse est convertie en énergie chimique, le glucose. La photosynthèse est une réaction chimique qui est l’inverse de la respiration cellulaire.

FIGURE

L’importance de la photosynthèse 21 La photosynthèse. Une plante fabrique son énergie chimique grâce à la photosynthèse.

122

L’univers vivant

Les découvertes qui ont été faites par les scientiques conduisent à penser que la photosynthèse serait à l’origine de l’apparition du dioxygène dans

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Chloroplastes

Intrants

Extrants

FIGURE

Énergie lumineuse Eau Dioxyde de carbone (CO2)

22

Dioxygène (O2) Glucose (énergie chimique)

L’UNIVERS VIVANT 4.4

Cellule végétale

La photosynthèse.

l’atmosphère terrestre et qu’elle serait un des plus anciens processus biochimiques de l’histoire de la Terre. Les organismes qui pratiquent la photosynthèse emmagasinent les sucres et constituent le premier maillon de la chaîne alimentaire du monde vivant. Les végétaux se nourrissent de glucose qu’ils fabriquent et nourrissent les animaux qui les mangent. Les plantes sont donc considérées comme des producteurs qui fournissent l’énergie nécessaire à l’existence de tous les écosystèmes de la Terre. De plus, par le moyen de la photosynthèse, environ 100 milliards de tonnes de dioxyde de carbone (CO2) sont recyclées chaque année.

FLA SH

info

La photosynthèse vue à partir de l’espace Depuis 2013, la NASA observe la photosynthèse à partir de l’espace à l’aide d’un satellite. Ce phénomène peut être étudié grâce à la lumière uorescente émise lors de la photosynthèse. En effet, les feuilles des arbres se servent de la lumière pour produire de l’énergie. Une petite partie de cette énergie est rééchie sous forme de lumière uorescente. Les instruments d’observation du satellite La photosynthèse observée à partir captent cette lumière et s’en servent pour dresser une de l’espace. La région du Midwest des mappemonde de l’activité des plantes. Les données reÉtats-Unis correspond à la zone centrale cueillies ont permis aux scientiques de déterminer les où le rouge est plus clair. zones de la Terre les plus productives pour l’agriculture et de mieux comprendre le cycle des plantes. À partir des observations effectuées, on a pu constater que la région agricole du Midwest des États-Unis serait l’une des plus productives de la planète.

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Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

123

FLA SH

info

L’UNIVERS VIVANT 4.4

La limace de mer, un animal photosynthétique La limace de mer (Elysia chlorotica) est un mollusque vert de la côte est des États-Unis et du Canada. C’est le seul animal connu qui utilise la photosynthèse pour produire son énergie. En fait, la photosynthèse se déroule dans les chloroplastes de l’algue Vaucheria litorea, la principale source de nourriture de la limace de mer. La limace accumule les chloroplastes dans son tube digestif et les utilise pour la photosynthèse. Cependant, les chloroplastes sont incapables de pratiquer seuls la photosynthèse. Pour percer ce mystère, les scientiques ont étudié les gènes de la limace. Ils ont découvert qu’au l de l’évolution, des gènes nécessaires à la photosynthèse ont été transférés de l’algue vers le noyau des cellules de la limace. Ces gènes permettent à la limace de synthétiser la chlorophylle et donc de réaliser la photosynthèse. Ainsi, la limace peut manger une seule fois dans sa vie pour emmagasiner les chloroplastes de l’algue et par la suite se nourrir uniquement par photosynthèse.

Une limace de mer.

ACTIVITÉS 1

Qu’est-ce que la respiration cellulaire ? Qu’est-ce que la photosynthèse ? Donnez une dénition dans vos mots. • La respiration cellulaire :

• La photosynthèse :

2

Répondez aux questions suivantes. a) Chez les végétaux, dans quelles structures de la cellule la photosynthèse a-t-elle lieu ?

b) Chez les êtres vivants autres que les bactéries, dans quelles structures de la cellule la respiration cellulaire a-t-elle lieu ?

124

L’univers vivant

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3

Indiquez si les substances et les types d’énergie énumérés dans la colonne de gauche sont des intrants ou des extrants :

b) dans le cas de la photosynthèse.

Substance et type d’énergie

a) Respiration cellulaire Intrant

Extrant

b) Photosynthèse Intrant

Extrant

Dioxygène (O2)

L’UNIVERS VIVANT 4.4

a) dans le cas de la respiration cellulaire ;

Dioxyde de carbone (CO2) Glucose Eau Énergie lumineuse Énergie chimique Énergie thermique (chaleur)

4

Indiquez si les énoncés suivants s’appliquent à la respiration cellulaire ou à la photosynthèse.

Énoncé

Respiration cellulaire

Photosynthèse

a) Permet à la cellule d’accomplir ses tâches. b) Permet aux organismes de produire leur propre source d’énergie. c) Se déroule dans les mitochondries. d) Se déroule dans les chloroplastes. e) Recycle le dioxyde de carbone (CO2). f) Convertit l’énergie chimique en une autre forme d’énergie chimique. g) Convertit l’énergie lumineuse en énergie chimique. h) Permet d’emmagasiner de l’énergie. i) Se déroule seulement en présence de lumière. j) Se déroule constamment. k) Se déroule seulement dans les cellules végétales. l) Se déroule dans les cellules animales et végétales.

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Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

125

L’UNIVERS VIVANT 4.4

5

Si le bois est le carburant de la combustion, quel est le carburant de la respiration cellulaire ?

6

Complétez les deux encadrés suivants portant sur la respiration cellulaire et la photosynthèse. Dans chaque encadré : • indiquez les intrants et les extrants en précisant la provenance de chaque intrant et l’endroit où chaque extrant se dirige ; • encerclez le ou les types de cellules concernés par la réaction chimique.

La respiration cellulaire

Intrants

Extrants

La photosynthèse

Intrants

126

L’univers vivant

Extrants

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Dans chaque illustration, encerclez les parties de la plante où peut se dérouler la photosynthèse. Fournissez une explication pour l'ensemble de vos réponses.

L’UNIVERS VIVANT 4.4

7

Justication :

8

À l’aide de la liste de mots, complétez le texte suivant portant sur les similitudes entre la photosynthèse et la respiration cellulaire. • activités

• nourriture

• l’énergie

• réactions chimiques

La respiration cellulaire et la photosynthèse sont des

. Elles fournissent

à la cellule ce dont elle a besoin pour accomplir ses sa

ou pour emmagasiner de

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, pour fabriquer .

Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

127

9

Le schéma suivant résume la photosynthèse. Complétez-le à l’aide de la liste de mots.

L’UNIVERS VIVANT 4.4

• • • • •

eau énergie chimique dioxyde de carbone (CO2) dioxygène (O2) respiration cellulaire

• • • •

énergie feuilles (2 fois) glucose racines

utilisé par les êtres vivants au cours de la L’air

.

La lumière

fournit

fournit du

l’ l’

qui est capté par les stomates des .

qui est absorbée par les des plantes.

sous forme de

qui est captée par la chlorophylle des

.

LA PHOTOSYNTHÈSE PRODUIT DE

LA PHOTOSYNTHÈSE DÉGAGE DU

l’

fournit de

qui est libéré dans

Le sol

128

L’univers vivant

l’air.

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Le schéma suivant résume la respiration cellulaire. Complétez-le en indiquant au centre le type de cellules approprié et en utilisant la liste de mots. • • • •

déchets étres vivants glucose (2 fois) photosynthèse

• • • •

énergie dioxyde de carbone (CO2) dioxygène (O2) vapeur d’eau

L’UNIVERS VIVANT 4.4

10

La plante qui permet aux de vivre.

contient du

qui provient de la

et qui demeure dans la plante ou qui est absorbé par les animaux qui s’alimentent.

qui permet de brûler le

.

l’

LA RESPIRATION CELLULAIRE LIBÈRE DE

LA RESPIRATION CELLULAIRE PRODUIT DES :

contient du

L’air

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qui sont libérés dans l’air.

Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

129

Le cycle suivant illustre la relation qui existe entre les êtres vivants capables de fabriquer leur propre nourriture et ceux qui doivent se nourrir de plantes et d’animaux pour survivre. Le texte qui suit explique cette relation qui fait intervenir la respiration cellulaire et la photosynthèse. Complétez-le à l’aide de la liste de mots.

L’UNIVERS VIVANT 4.4

11

Dioxyde de carbone (CO2) Eau

Dioxygène (O2) Glucose

• animales

• énergie

• photosynthèse

• dioxyde de carbone (CO2)

• glucose (extrants)

• végétales (2)

• dioxygène (O2)

• intrants

• eau

• lumière

Les cellules

pratiquent la photosynthèse pour fabriquer leur nourriture

et emmagasiner de l’

. Elles utilisent le

l’eau (intrants) ; le dioxyde de carbone, sous l’action de la en les

et en

130

est alors recyclé . Ces deux extrants constituent

nécessaires à la respiration cellulaire des cellules

et

végétales. Ces dernières, pour obtenir de l’énergie, utilisent le

et le dioxygène

libérés par les cellules

et rejettent du

dioxyde de carbone et de l’ 12

et

au cours de la . Et le cycle recommence…

Le dioxyde de carbone (CO2) et la vapeur d’eau sont des gaz à effet de serre ; à ce titre, ils contribuent aux changements climatiques. En vous appuyant sur les connaissances nouvellement acquises, expliquez pourquoi la préservation des espaces verts et des forêts est essentielle pour freiner ces changements et amortir leurs conséquences négatives.

L’univers vivant

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Complétez le texte suivant portant sur l’importance de la photosynthèse et du glucose à l’aide de la liste de mots. • • • •

animaux chlorophylle dioxygène (O2) énergie

• • • •

extrants glucose intrants lumineuse

Le glucose est un des

mitochondries photosynthèse plantes respiration cellulaire

de la photosynthèse. Au cours de cette

réaction chimique, la

qui se trouve dans les chloroplastes capte

l’énergie

. Cette énergie agit sur l’eau et le dioxyde de carbone (CO 2) pour

produire du

.

Le glucose est un des les

• • • •

L’UNIVERS VIVANT 4.4

13

de la respiration cellulaire. Au cours de ce processus, dégradent le glucose qui provient de l’alimentation. Puisque le glucose

est une molécule très énergétique, elle procure de l’ Le glucose produit par la

est à la base de la chaîne alimentaire. Il est utilisé

par la plante au cours de la consommant des

à l’être vivant.

. Les animaux se procurent le glucose en ou d’autres

qui ont consommé des

plantes. La photosynthèse serait aussi à l’origine de l’apparition du

dans

l’atmosphère terrestre.

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Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

131

POUR FAIRE LE POINT

POUR FAIRE LE POINT 1

Pour chacune des cellules ci-dessous, indiquez les intrants et les extrants de la réaction chimique qui s’y déroule. Précisez de quelle(s) réaction(s) il s’agit et indiquez le type de cellule illustré : cellule végétale ou cellule animale. a) Intrants

Extrants

Réaction chimique : Type de cellule :

b) Intrants

Extrants

Réactions chimiques : Type de cellule :

132

L’univers vivant

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3

Indiquez, à l’aide des lettres A à E, où se déroulent les phénomènes suivants dans la cellule animale et dans la cellule végétale. Certains phénomènes ne se déroulent que dans un seul type de cellule. A. La photosynthèse

C. La lecture des gènes

B. La respiration cellulaire

D. La diffusion

E. L’osmose POUR FAIRE LE POINT

2

Par quel mécanisme d’échange les substances suivantes peuvent-elles se rendre jusqu’au cytoplasme de la cellule ou le quitter ? a) Dioxyde de carbone : b) Eau : c) Dioxygène :

4

Pendant la journée, les stomates des feuilles sont complètement ouverts pour permettre au dioxyde de carbone d’entrer dans la feuille. L’eau peut ainsi s’évaporer très rapidement. La perte d’eau crée une succion qui aide la sève à remonter et à circuler partout dans la plante. Comment se nomme ce phénomène d’évaporation de l’eau ?

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Chapitre 4 | La diversité et le maintien de la vie

133

5

a) Donnez un titre à chacune des situations suivantes selon qu’elle représente le mouvement de l’eau ou le mouvement du dioxyde de carbone (CO2) qui entre dans la cellule pendant la photosynthèse.

POUR FAIRE LE POINT

b) Dans chaque schéma, insérez une èche indiquant le sens des échanges. c) Ajoutez une légende qui donnera la signication de la direction de la èche (solution la plus concentrée vers la moins concentrée ou le contraire). PREMIÈRE SITUATION Avant

Après

DEUXIÈME SITUATION Avant

Après

Titre :

6

Titre :

Encadrez la gure qui illustre le mieux le texte suivant. Le dioxyde de carbone (CO2) pénètre dans la feuille de la plante par des pores microscopiques nommés « stomates ». Ce gaz traverse la membrane des stomates et entre dans l’espace compris entre les cellules de la feuille. Il se déplace alors pour équilibrer les concentrations de dioxyde de carbone entre les cellules et à l’intérieur des cellules. A

B

Légende Dioxyde de carbone (CO2)

134

L’univers vivant

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SOMMAIRE

Chapitre 5 La Terre



Chapitre 6 Le système solaire



136 183

LA TERRE ET L’ESPACE

135

Les différents types de roches qui composent la croûte terrestre constituent des ressources inestimables. Elles jouent un rôle essentiel dans l’industrialisation et certaines représentent d’importantes sources d’énergie. En plus des ressources énergétiques du sol, la Terre dispose d’autres sources d’énergie comme le vent, l’eau et la biomasse. Certaines ressources énergétiques sont renouvelables, d’autres non, ce qui entraîne des enjeux majeurs liés à leur exploitation et à la production de l’énergie. Pouvez-vous nommer deux enjeux liés à l’exploitation des ressources énergétiques ?

136

SOMMAIRE

CHAPITRE

L A T ERRE Rappel ........................................................................................ 137 5.1 5.2 5.3 5.4

Les types de roches ....................................... 138 Les minéraux ........................................................ 148 Les sols......................................................................... 161 L’énergie .................................................................... 169

Pour faire le point ........................................................ 181

RAPPEL La structure de la Terre RAPPEL

• La Terre est constituée de la croûte terrestre, du manteau et du noyau. La croûte terrestre et la partie supérieure du manteau ont une composition semblable. Elles forment la lithosphère, qui veut dire « sphère de pierres ».

Océan

Continent Croûte terrestre

• Les diérences de température dans le manteau entraînent des mouvements de convection. Ces mouvements sont à l’origine de plusieurs phénomènes, dont le volcanisme, la formation des cordillères et la tectonique des plaques.

Lithosphère

Manteau

FIGURE

• La lithosphère contient de nombreuses ressources R1 La structure de la Terre. minières et pétrolières. L’exploitation minière permet l’extraction de minéraux tels que l’aluminium et le fer, qui servent à la construction et à l’aménagement du territoire. Elle permet également l’extraction du pétrole et du gaz naturel, qui servent au transport et au chauage. • L’érosion est l’usure de la roche et la transformation du sol par des agents d’érosion climatiques et naturels comme l’eau, le vent ou la température.

L’hydrosphère • L’hydrosphère est l’eau que l’on trouve sur la Terre sous ses états solide, liquide et gazeux. L’eau est présente dans l’atmosphère, la lithosphère et chez les êtres vivants. • Depuis leur apparition sur la Terre, les molécules d’eau circulent constamment entre l’atmosphère et la Terre. C’est ce qu’on appelle le cycle de l’eau. Le ruissellement est l’une des étapes du cycle de l’eau. Il permet à l’eau de s’écouler à la surface de la Terre en suivant la pente naturelle du sol et de se déverser dans les étendues d’eau.

L’atmosphère • L’atmosphère est un mélange de gaz et de petites particules solides qui enveloppe la Terre. Les cent premiers kilomètres d’altitude de l’atmosphère comptent quatre couches principales et superposées. La troposphère est la première couche en partant de la surface de la Terre. L’air y est très dense et c’est là que se déroulent la plupart des phénomènes météorologiques qui caractérisent les climats de la Terre comme les vents, les tornades, les nuages et les précipitations (pluie, neige, brouillard, etc.). • Le vent et les précipitations sont des sources d’énergie renouvelables, exploitables entre autres par l’industrie.

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Chapitre 5 | La Terre

137

5.1 Les types de roches LA TERRE ET L’ESPACE 5.1

Les roches et les minéraux sont à la base de presque tous les objets que nous utilisons quotidiennement. Les murs sont en gypse ou en plâtre, les comptoirs, en marbre ou en granite, l’essence provient du pétrole, les planchers sont faits de céramique, de marbre ou d’ardoise, les vitres, de silice, les toitures, de bardeaux d’asphalte ou d’aluminium, les solages, de ciment, etc. La liste est interminable ; les roches et les minéraux sont partout. Même les objets faits de bois ont été fabriqués et livrés à l’aide d’outils, de machines et de camions eux-mêmes fabriqués et fonctionnant grâce aux ressources minérales de la Terre.

QU’EST-CE QU’UNE ROCHE ? Le terme roche désigne tous les matériaux qui constituent la croûte terrestre et qui sont formés d’un assemblage de minéraux. Les roches peuvent être formées d’un seul type de minéral ou de plusieurs types de minéraux (voir la gure 1). Roche

Minéral

Mica

A

Feldspath

Granite Quartz

B

Halite

FIGURE

Halite

1

La composition de deux roches : le granite et l’halite. de trois types de minéraux : le mica, le feldspath et le quartz. de minéral : l’halite.

138

La Terre et l’espace

A B

Le granite est constitué essentiellement L’halite est composée d’un seul type

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DÉFI NITI ON

B

C

FIGURE

A

2 Des exemples des trois principaux types de roches. A Le gabbro, une roche ignée. B Le calcaire, une roche sédimentaire. C Le micaschiste, une roche métamorphique.

FLA SH

Les roches sont des assemblages de mi­ néraux qui forment la croûte terrestre. Il en existe trois types principaux : les roches ignées, les roches sédi­ mentaires et les roches métamorphiques.

LA TERRE ET L’ESPACE 5.1

Les roches revêtent plusieurs aspects. Le marbre est dur, la craie se pulvérise facilement, l’argile mouillée peut être modelée, le sable glisse entre les doigts et le pétrole est visqueux. Cependant, malgré leur diversité, les roches sont classées en trois grands types selon leur formation : les roches ignées, les roches sédimentaires et les roches métamorphiques (voir la gure 2).

info

Les plus vieilles roches du monde Les plus vieilles roches intactes de la croûte terrestre se trouvent au Québec, dans la cein­ ture de roches vertes, le long de la côte de la baie d’Hudson. En septembre 2008, une équipe de géo­ logues de l’Université McGill a découvert des roches datant de 4,28 milliards d’années. Ces roches ignées, nommées « fausses amphibo­ lites », ont 300 millions d’années de plus que les plus vieilles roches intactes connues à ce jour. Elles constituent des traces de la toute première croûte qui s’est formée à la surface de la Terre, alors que le magma commençait à peine à refroidir, 290 millions d’années après la formation du système solaire. Avant cette époque, notre planète était une boule de lave en fusion.

Sur la côte de la baie d’Hudson.

LE CYCLE DE FORMATION DES ROCHES Le cycle de formation des roches permet de retracer la provenance des trois grands types de roches (voir la gure 3, à la page suivante). Rappelons que le magma qui provient du manteau (une des couches internes de la Terre) est à l’origine de la formation de la croûte terrestre. Il est le point de départ et d’arrivée du cycle de formation des roches. Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Chapitre 5 | La Terre

139

LA TERRE ET L’ESPACE 5.1

Altération atmosphérique et érosion

Transport et dépôt Évaporation

3

Sédiments

Légende

2

4

Compaction, cimentation

5

2

Chaleur et pression Fusion Refroidissement et cristallisation Soulèvement et exposition Roches ignées Roches métamorphiques

1

Magma

FIGURE

Roches sédimentaires

3 Le cycle de formation des roches. Voici les étapes du cycle de formation des roches. • Le magma 1 circule sous la croûte terrestre. Son refroidissement et sa cristallisation aboutissent à la formation des roches ignées 2 . (La cristallisation est le processus de formation des cristaux.) • Les roches ignées 2 se mettent en place à la surface de la Terre sous l’eet de diérents phénomènes qui relèvent pour la plupart de la tectonique des plaques (formation des montagnes, éruptions volcaniques). Mises à nues, les roches sont exposées à des agents d’érosion tels que le vent et l’eau. Elles s’altèrent et se désagrègent en petites particules qui seront déplacées par le vent, l’eau, la glace, etc. • Les particules rocheuses qui se déposent à la suite de l’érosion sont des sédiments 3 . Ces sédiments se superposent pour former des couches. Des débris de coquilles d’animaux ou de végétaux (des fossiles) peuvent s’ajouter aux particules. Les éléments de ces couches sont compactés et en général cimentés :

140

La Terre et l’espace

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A

LA TERRE ET L’ESPACE 5.1

ils forment alors des roches sédimentaires 4 . Par ailleurs, les dépôts laissés dans les fonds marins par l’évaporation de l’eau peuvent aussi former des roches sédimentaires. • Il arrive que les roches subissent des températures et des pressions extrêmes. Elles sont alors transformées en roches métamorphiques 5 . • Tous les types de roches nissent enfouis dans les profondeurs de la Terre où ils côtoient le magma 1 . La température est alors si élevée que les roches fondent et redeviennent du magma. Et le cycle recommence.

B

Le magma est un mélange de roches en fusion. Les roches ignées sont le résultat du refroidissement et de la cristallisation du magma. Les cristaux se forment de manière désordonnée, sans orientation particulière. Lorsque le magma jaillit d’un volcan sous forme de lave, le refroidissement est rapide et les cristaux sont petits ou inexistants (s’ils n’ont pas le temps de se former). Ces roches ignées, qui se forment à la surface de la Terre, sont dites « extrusives ». Elles ont une texture ne si les cristaux sont petits et une texture vitreuse si les cristaux sont inexistants (voir la gure 4A).

FIGURE

LES ROCHES IGNÉES 4 Des exemples de roches ignées. A L’obsidienne est une roche ignée extrusive à texture vitreuse. B La péridotite est une roche ignée intrusive à texture grenue.

Lorsque le magma refroidit lentement et complètement sous la surface de la Terre, il forme des roches ignées dites « intrusives » (ou plutoniques). Les cristaux de ces roches sont gros ; ils ont le temps de se former. Les roches ignées intrusives ont une texture grenue, c’està-dire que leurs grains sont visibles à l’œil nu (voir la gure 4B). La plupart des roches qui forment les croûtes continentales et océaniques sont des roches ignées.

LES ROCHES SÉDIMENTAIRES

La plupart des roches présentes sur la surface terrestre et dans les fonds marins sont des roches sédimentaires. L’analyse des couches que forment ces roches nous renseigne sur l’histoire de la Terre (voir la gure 5).

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FIGURE

Les roches sédimentaires sont formées par les dépôts de sédiments. Certaines contiennent des fossiles. 5 Des couches de roches sédimentaires. L’analyse des couches de cette falaise permet de préciser les conditions géologiques qui ont déterminé leur formation. Elle permet aussi d’identier les êtres vivants qui existaient à l’époque où chaque couche s’est formée.

Chapitre 5 | La Terre

141

Selon l’origine des sédiments, on trouve plusieurs types de roches sédimentaires. Nous en décrirons trois. LA TERRE ET L’ESPACE 5.1

• Les roches d’origine détritique (voir la gure 6A) proviennent de l’érosion des roches existantes. • Les roches d’origine biochimique (voir la gure 6B) résultent de la minéralisation d’êtres vivants ou de la décomposition d’organismes morts depuis des millions d’années. • Les roches d’origine chimique (voir la gure 6C) proviennent de l’évaporation des eaux et de la minéralisation des solutions chimiques.

FIGURE

A

B

C

6 Des exemples de roches sédimentaires.

A Le grès est une roche sédimentaire d’origine détritique. B La craie est une roche sédimentaire d’origine biochimique. C Le gypse est une roche sédimentaire d’origine chimique.

LES ROCHES MÉTAMORPHIQUES Les roches métamorphiques sont des roches dont la texture et les minéraux ont subi des transformations après avoir été exposés à des températures élevées et à de fortes pressions (voir la gure 7). Au cours de ces transformations (appelées métamorphisme), les minéraux présents dans les roches sont toujours recristallisés. Cette recristallisation a lieu lorsque les minéraux fondent partiellement sous l’eet de la chaleur dégagée par le magma. Il arrive aussi que les minéraux recristallisés soient orientés par les fortes pressions qu’ils subissent. On observe alors la présence de bandes de cristaux alignés. Les roches métamorphiques se forment dans les profondeurs de la Terre, là où il y a une augmentation de la température et de la pression.

FIGURE

A

B

7 Des exemples de roches métamorphiques.

par exemple, du métamorphisme du granite. métamorphisme d’un calcaire.

142

La Terre et l’espace

B

A Le gneiss provient, Le marbre provient du

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Les roches susceptibles de se transformer en roches métamorphiques sont : • les roches ignées ; LA TERRE ET L’ESPACE 5.1

• les roches sédimentaires ; • les roches métamorphiques, qui peuvent à leur tour se transformer en d’autres roches métamorphiques si elles sont soumises à des températures et à des pressions plus fortes que celles qui sont à l’origine de leur formation.

ACTIVITÉS 1

a) Qu’est-ce qu’une roche ? Donnez une dénition dans vos mots.

b) Quels sont les trois principaux types de roches ?

2

Indiquez à quel type correspond chacune des roches suivantes. Justiez vos réponses. a)

b)

c)

Légende Quartz

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Feldspath

Mica noir

Chapitre 5 | La Terre

143

LA TERRE ET L’ESPACE 5.1

3

a) Le schéma suivant illustre la formation des différents types de roches. Insérez au bon endroit les numéros correspondant aux termes de la liste ci-dessous. 1

Magma

4

Cimentation et compaction

7

Forte pression

2

Roches ignées

5

Érosion et transport

8

Recristallisation

3

Cristallisation

6

Évaporation

Dépôt en couches de sédiments

Température éleveé

b) Répondez aux questions suivantes à l’aide des numéros correspondant aux termes de l’encadré. • Quels processus sont à l’origine de la formation des roches sédimentaires ? • Quels processus sont à l’origine de la formation des roches métamorphiques ?

144

La Terre et l’espace

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Ajoutez dix èches aux endroits appropriés pour reconstituer le cycle de formation des roches.

LA TERRE ET L’ESPACE 5.1

4

Roches sédimentaires

Roches métamorphiques

Magma

Sédiments

Roches ignées

5

Indiquez quel type de roches est désigné par chacun des énoncés suivants. Cochez la case qui convient. Dans un cas, il y a plus d’une réponse.

Roche

Roche ignée

Roche sédimentaire

Roche métamorphique

a) Roches dans lesquelles on trouve souvent des traces d’êtres vivants fossilisés. b) Roches dont les minéraux ont été recristallisés et orientés. c) Roches provenant de la compaction et de la cimentation de sédiments. d) Roches résultant de la transformation, par la chaleur et la pression, d’autres roches. e) Roches formées par le dépôt de sédiments. f) Roches résultant du refroidissement et de la recristallisation du magma. g) Roches qui redeviennent du magma.

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Chapitre 5 | La Terre

145

6

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

LA TERRE ET L’ESPACE 5.1

Énoncé

Vrai

Faux

a) Tous les types de roches peuvent se transformer en roches métamorphiques. b) Seules les roches ignées s’érodent et forment des sédiments. c) Les minéraux qui composent les roches ignées intrusives et les roches ignées extrusives peuvent être les mêmes. d) La plupart des roches formant le sommet des montagnes sont des roches sédimentaires. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

146

Description

a)

Le quartzite résulte de la recristallisation des minéraux du grès, une roche sédimentaire.

b)

Certains calcaires se forment au fond des mers par l’accumulation de coquillages et de squelettes.

c)

La rhyolite est composée de trois types de minéraux provenant de la fusion partielle de la croûte terrestre.

d)

La pierre ponce se forme à très haute température au moment où la lave est projetée dans les airs. Le gaz de la lave est évacué, ce qui crée des trous dans la pierre.

e)

La craie est formée par l’accumulation de petits organismes marins.

La Terre et l’espace

Roche métamorphique

Roche

Roche sédimentaire

Indiquez, pour chacun des exemples suivants, de quel type de roches il s’agit.

Roche ignée

7

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8

Examinez les trois roches suivantes. À l’aide d’un crochet, indiquez : • à quel type de roches elles appartiennent ;

Obsidienne

Grès

Gneiss

LA TERRE ET L’ESPACE 5.1

• à quel endroit elles se forment.

Type de roches Roche sédimentaire Roche métamorphique Roche ignée

Endroit où elles se forment Dans les profondeurs de la Terre. Au pied des volcans. Au pied des montagnes et au fond des mers.

9

Les énoncés suivants présentent les étapes du cycle de formation des roches. Replacez-les dans le bon ordre en numérotant chaque étape. L’étape 1 vous est donnée. Les roches nissent dans les profondeurs de la Terre. Elles fondent et redeviennent du magma. Après des millions d’années, plusieurs mètres de sédiments sont compactés et cimentés : ils forment alors des roches sédimentaires. 1

Le magma se refroidit et durcit. Il se transforme en roches ignées. Les roches présentes à la surface de la Terre sont exposées à des agents d’érosion tels que le vent et l’eau. Elles s’altèrent et se désagrègent. Les roches et les sédiments dévalent les pentes des montagnes. Les roches ignées et sédimentaires peuvent être soumises à des pressions et à des chaleurs intenses. Elles se modient alors pour devenir des roches métamorphiques.

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Chapitre 5 | La Terre

147

5.2 Les minéraux LA TERRE ET L’ESPACE 5.2

On appelle minéral une substance qui, dans des conditions normales de température et de pression, est solide et dont l’origine n’est ni animale ni végétale. Il faut faire la distinction entre une roche et un minéral. • Une roche est un assemblage d’espèces minérales identiques ou d’espèces minérales diérentes. • Un minéral est une substance chimique naturelle qui se présente généralement sous la forme d’un cristal.

DÉFI NITI ON

Un minéral est une substance naturelle dont la composition chimique peut varier. On peut l’identier au moyen de ses propriétés.

Étant donné sa composition chimique, chaque minéral a des propriétés qui permettent de l’identier. Pour identier un minéral inconnu, on compare ses caractéristiques avec celles des minéraux connus, présentées sous la forme d’une clé d’identication (voir les pages 153 à 156). On trouvera sur les ches suivantes un certain nombre de propriétés des minéraux et des indications concernant la manière de les observer.

L’éclat Description chit la lumière. par sa surface lorsque celle-ci réé L’éclat d’un minéral est l’aspect pris catégories selon leur éclat : Les minéraux sont classés en trois vifs et brillants e au moins une surface aux reets ent prés n tillo han L’éc : ue alliq mét • Éclat comme ceux des métaux. la quantité de lumière emble à un éclat métallique, mais • Éclat sub-métallique : L’éclat ress rééchie est faible. ets vifs et brillants. n ne présente pas de surface aux re tillo han L’éc : ue alliq mét non t Écla • reet qu’il projette. On qualie alors son éclat selon le Comment l’observer se. tourner devant une source lumineu Observer l’échantillon en le faisant Lien avec la clé d’identication entication on doit lle section principale de la clé d’id L’éclat permet de déterminer à que se référer. Exemples d’éclats non métalliques Éclat soyeux Éclat adamantin s gra t Écla eux vitr (comme un tissu) Éclat (comme le diamant) la surface si me (com e) verr le me (com était recouverte d’huile)

Fluorite

148

La Terre et l’espace

Talc

Diamant

Asb este

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Description La dureté d’un minéral se dénit comme sa résistance à se laisser rayer. L’échelle de Mohs (voir la gure 8) classe les minéraux selon leur dureté. Elle comprend 10 minéraux classés du plus tendre au plus dur, sur une échelle de 1 à 10. Le minéral le plus tendre de cette échelle est le talc (1) et le plus dur est le diamant (10). Dans cette échelle, chaque minéral a la capacité de rayer les minéraux qui sont plus tendres que lui. Le diamant raye donc tous les autres minéraux et le talc est rayé par tous les autres. Comment l’observer 1. Tenter de rayer l’échantillon avec son ongle. S’il y a une rayure, la dureté de l’échantillon est inférieure à 2,5. Sinon, passer à l’étape 2. 2. Tenter de rayer l’échantillon avec une pièce d’un cent (cuivre). S’il y a une rayure, la dureté se situe entre 2,5 et 3. Sinon, passer à l’étape 3. 3. Tenter de rayer l’échantillon avec la pointe d’un clou en acier. S’il y a une rayure, la dureté se situe entre 3 et 5,5. Sinon, la dureté est supérieure à 5,5. Remarque : Les minéraux qui rayent le verre ont une dureté supérieure à 6. 4. Noter la dureté.

LA TERRE ET L’ESPACE 5.2

La dureté

Lien avec la clé d’identication La dureté permet de déterminer à quelle sous-catégorie de la clé d’identication on doit se référer.

Talc

Gypse

Calcite

Fluorine

Apatite

Orthose

Quartz

Topaze

Corindon

Diamant

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

FIGURE

Rayé par l’ongle

Rayé par une pièce d’un cent

Rayé par un clou en acier

Non rayé par un clou en acier

8 L’échelle de Mohs.

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Chapitre 5 | La Terre

149

LA TERRE ET L’ESPACE 5.2

La couleur du trait Description La couleur du trait laissé par un minéral sur une plaque de porcelaine non émaillée correspond à la couleur de la poudre du minéral. C’est une caractéristique plus able pour l’identication que la couleur du minéral lui-même, surtout si le trait est coloré. Comment l’observer 1. Frotter l’échantillon de minéral sur une plaque de porcelaine non émaillée. Si sa dureté est plus élevée que celle de la porcelaine, l’échantillon laissera un trait sur la plaque. Sinon, il s’effritera. 2. Noter la couleur du trait. A

La couleur du trait de la galène est noire

B

A

et celle de l’hématite est rouge

B

.

Lien avec la clé d’identication Les minéraux à l’éclat métallique ont tous un trait foncé et coloré. La plupart des minéraux à l’éclat non métallique ont un trait blanc ou incolore : certains ont un trait pâle et coloré. Cette propriété aide donc à déterminer l’éclat en cas de doute.

La couleur Description La couleur d’un échantillon est la couleur observée sur une cassure fraîche. Un échantillon a habituellement une couleur dominante, mais, à cause d’impuretés, il peut avoir parfois d’autres couleurs. Des échantillons d’un même minéral peuvent avoir un bon nombre de couleurs différentes. La couleur n’est donc pas une propriété permettant d’identier à coup sûr le minéral. Par exemple, un quartz peut être incolore et limpide, rouge, jaune, blanc, violet, noir, etc. De plus, deux minéraux qui ont une couleur identique peuvent être d’une espèce différente. C’est le cas de la pyrite et de la chalcopyrite qui, bien qu’ils soient tous deux jaune doré, sont deux minéraux différents qui ressemblent à de l’or. Comment l’observer Observer la couleur sur une cassure fraîche. Il est important de noter toutes les couleurs visibles. Lien avec la clé d’identication La couleur est utile une fois qu’on a identié l’éclat et la dureté d’un minéral.

Le magnétisme Description Le magnétisme est la propriété qu’ont certains minéraux contenant du fer d’attirer ou de repousser un aimant. Comment l’observer 1. Placer un aimant près de l’échantillon. 2. Observer si une attraction ou une répulsion se produit.

150

La Terre et l’espace

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Lien avec la clé d’identication Repérer les minéraux magnétiques dans la section de la clé correspondant à l’éclat et à la dureté de l’échantillon.

L’effervescence Description Certains minéraux, comme les carbonates, réagissent en présence d’un acide, principalement avec l’acide chlorhydrique (HCl). La réaction chimique dégage des bulles de dioxyde de carbone. Le phénomène ressemble à un bouillonnement, c’est pourquoi on le nomme « effervescence ». Comment l’observer 1. Rayer l’échantillon (l’effervescence peut s’observer à la surface du minéral ou sur la poudre). 2. Déposer une goutte d’acide chlorhydrique à l’aide d’un compte-gout tes. 3. Observer la présence ou non d’effervescence. Lien avec la clé d’identication Repérer les minéraux qui sont effervescents dans la section de la clé correspondant à l’éclat et à la dureté de l’échantillon.

LA TERRE ET L’ESPACE 5.2

Le magnétisme (suite)

La forme cristalline et le clivage Description B A Certains minéraux, tels le diamant, l’halite ou la pyrite, ont une forme cristalline ayant une symétrie précise. Le clivage est la propriété que possèdent ces minéraux de se casser en suivant un plan particulier. On dit qu’ils cassent « selon leurs plans de clivage » : Forme cristalline de l’halite A et de la pyrite B . les petits morceaux obtenus ont la même e. d’origin l minéra le que ine cristall Ces minéraux se présentent souvent sous forme forme minces de cubes. Les micas, par clivages, donnent de contre, par lamelles exibles. Le quartz, de clivage. Lorsqu’il casse, a une forme vaguement hexagonale, mais il ne possède pas de plan e. ses morceaux n’ont pas la même forme que le cristal d’origin Les minéraux n’ayant pas de clivage cassent de manière désordonnée. Comment l’observer de le casser pour vérier la Observer la forme cristalline de l’échantillon. Il peut être nécessaire présence ou non d’un plan de clivage. Lien avec la clé d’identication ine et leurs plans Repérer, dans la section de la clé, les minéraux ayant la forme cristall de clivage.

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Chapitre 5 | La Terre

151

LA TERRE ET L’ESPACE 5.2

La masse volumique Description La masse volumique est une proprié té caractéristique des minéraux. Elle correspond au rapport entre la masse du minéral et son volume. Comment l’observer 1. Déterminer la masse de l’échan tillon à l’aide d’une balance. 2. Déterminer le volume de l’échan tillon à l’aide d’un cylindre gradué ou d’un vase à trop-ple in. À l’aide d’un cylindre gradué a) Verser de l’eau dans un cylindre gradué et noter le volume. b) Déposer l’échantillon dans le cyli ndre et noter le volume. c) La différence entre le volume na l et le volume initial correspond au volume de l’échan tillon. À l’aide d’un vase à trop-plein a) Remplir le vase à trop-ple in jusq u’à ce que l’eau déborde. b) Placer un cylindre gradué sous le bec verseur du vase à trop-ple in. c) Déposer délicatement l’échantillo n dans le vase à trop-ple in. d) Recueillir l’eau qui s’écoule à l’aid e du cylindre gradué. e) Mesurer le volume d’eau. Il corr espond au volume de l’échantillon.

3. Diviser la masse de l’échantillo n par

Lien avec la clé d’identication

son volume pour obtenir sa masse

volumique.

Comparer la masse volumique de l’échantillon avec celle du minéral de la clé d’identication qui semble corresp ondre à l’échantillon.

FLA SH

info

Des records éblouissants Pour évaluer la valeur d’une pierre précieuse, on utilise comme unité de mesure le « carat », qui correspond à la masse de la pierre. Un carat a une masse de 200 mg. Un diamant de cinq carats pèse donc un gramme, ce qui correspond à un diamètre d’environ 6,5 mm. Le plus gros diamant brut découvert jusqu’ici, le Cullinan, provient d’Afrique du Sud et il pesait 3106 carats. Il a été taillé en neuf énormes diamants. Les deux plus gros, les Cullinan I et II, pèsent respectivement 530,2 et 317,4 carats. Ils appartiennent tous les deux à la famille royale d’Angleterre. Le record du plus gros diamant taillé revient cependant au Golden Jubilee, un diamant jaune brun, provenant aussi d’Afrique du Sud. Il pèse 545,6 carats et orne la couronne impériale de Thaïlande.

152

La Terre et l’espace

Le Cullinan V pèse 18,85 carats.

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CLÉ D’IDENTIFICATION DES MINÉRAUX

Nom

Couleur possible

Couleur du trait

Dureté

Masse volumique (g/mL)

Autre caractéristique

Dureté entre 0 et 2,5 (rayé par un ongle) Molybdénite

Gris, brun

Noir, vert

1 à 1,5

Environ 4,6

Tache les doigts et le papier, gras, un clivage parfait.

Graphite

Gris

Noir

1à2

2,23

Marque le papier, gras, paillettes hexagonales, un clivage parfait.

Pyrolusite

Noir, gris

Noir

1à2

4,7

Tache les mains, un clivage parfait, aspect breux.

Stibine

Gris

Gris, noir

2

4,5

Prisme allongé, un clivage parfait, fond à la amme en dégageant une fumée blanche et une odeur de soufre.

Un clivage parfait à 90°, très lourd.

LA TERRE ET L’ESPACE 5.2

Minéraux ayant un éclat métallique et sub-métallique

Dureté entre 2,5 et 3 (rayé par une pièce d’un cent) Galène

Gris

Gris

2,5

7,5

Cuivre

Brun

Blanc

2,5 à 3

8,9

—

Dureté entre 3 et 5,5 (rayé par la pointe d’un clou en acier) Bornite

Rouge, brun, bleu

Gris, noir

3

5

Reets métalliques bleu et rouge, un clivage imparfait.

Chalcopyrite

Jaune

Noir, vert

3,5 à 4

4,2

Un clivage parfait.

Pyrrhotite

Jaune, rouge

Gris, noir

4

4,6

Couleur bronze sur une cassure fraîche, léger, magnétisme.

Dureté supérieure à 5,5 (non rayé par la pointe d’un clou en acier) Goethite

Noir, brun, jaune

Jaune, brun

5 à 5,5

4,4

Cristaux en forme de prismes, un clivage parfait.

Chromite

Gris, noir

Brun

5,5

4,6

Faible magnétisme (parfois).

Ilménite

Noir

Noir, brun

5,5 à 6

4,7

Faible magnétisme (inclusions de magnétite).

Arsénopyrite

Blanc, gris

Noir, gris

5,5 à 6

6

Clivage net, odeur d’ail lorsque chauffé ou martelé.

Magnétite

Noir, brun

Noir

6

5,2

Fort magnétisme.

Pyrite

Jaune

Noir, vert, brun

6 à 6,5

5

Cristaux cubiques, pas de clivage, reets dorés évoquant l’or (d’où le nom « or des fous »).

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Chapitre 5 | La Terre

153

Minéraux ayant un éclat non métallique

LA TERRE ET L’ESPACE 5.2

Nom

Couleur possible

Couleur du trait

Dureté

Masse volumique (g/mL)

Autre caractéristique

Dureté entre 0 et 2,5 (rayé par un ongle) Talc

Blanc, vert, jaune, brun, rouge, incolore

Blanc

1

2,7

Gras.

Gypse

Incolore, blanc, brun, jaune, rose

Blanc

2

2,3

Vitreux, un clivage parfait, parfois à l’état breux.

Muscovite

Vert, incolore, blanc, rose, brun

Incolore

2 à 2,5

2,8

Vitreux, un clivage parfait donnant de minces lamelles.

Dureté entre 2,5 et 3 (rayé par une pièce d’un cent) Halite

Incolore, brun, rose, blanc, bleu, gris

Blanc

2,5

2,2

Vitreux, cristaux cubiques, trois clivages parfaits, goût salé, soluble dans l’eau.

Brucite

Blanc, bleu, vert

Blanc

2,5

2,4

Vitreux à soyeux, un clivage parfait, aspect breux à massif.

Biotite

Noir, brun, vert

Blanc, brun

2,5 à 3

2,8 à 3,2

Vitreux, un clivage parfait, minces lamelles noires, exibles et élastiques.

Phlogopite

Incolore, jaune, brun

Blanc, brun

2,5 à 3

2,9

Vitreux, un clivage parfait, minces lamelles brun doré.

Dureté entre 3 et 5,5 (rayé par la pointe d’un clou en acier) Serpentine

Vert, blanc, jaune, Blanc gris, bleu, vert

2,5 à 5

2,3

Vitreux, gras ou soyeux, aspect breux.

Calcite

Incolore, blanc, gris, noir, rose, bleu, brun

Blanc

3

2,7

Trois clivages parfaits donnant des faces en forme de losange, effervescence avec HCl* à froid. Lorsque le cristal est transparent, donne une image double des objets observés au travers.

Anhydrite

Blanc, rose, gris

Blanc

3 à 3,5

2,9

Vitreux, un clivage parfait, aspect breux.

Barytine

Blanc

Blanc

3 à 3,5

4,5

Vitreux, très friable, densité élevée pour un minéral non métallique.

Aragonite

Blanc, incolore, gris, rose, bleu, brun

Blanc

3,5 à 4

3

Vitreux, effervescence avec HCl* à froid.

*HCl : acide chlorhydrique dilué à 10 %.

154

La Terre et l’espace

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Minéraux ayant un éclat non métallique (suite) Couleur possible

Couleur du trait

Dureté

Masse volumique (g/mL)

Autre caractéristique

Dolomite

Incolore, blanc, rose, gris, jaune, brun

Blanc

3,5 à 4

2,9

Vitreux, un clivage parfait ; lorsqu’en poudre, effervescence avec HCl* à chaud.

Magnésite

Blanc, gris, jaune, brun

Blanc

3,5 à 5

3

Vitreux, un clivage parfait, effervescence avec HCl* à chaud ou concentré.

Rhodocrosite

Rose, brun, gris

Blanc

3,5 à 4

3,5

Vitreux, un clivage parfait, effervescence avec HCl* à chaud.

Sidérite

Jaune, brun

Blanc, jaune

3,5 à 4

4

Vitreux, un clivage parfait, effervescence avec HCl* à chaud, magnétique après chauffage.

Stilbite

Incolore, blanc, rose, jaune, rouge

Blanc

3,5 à 4

2,1

Vitreux, cristaux en forme de tubes, deux clivages parfaits à 90°.

Azurite

Bleu

Bleu

3,5 à 4

3,8

Vitreux, un clivage parfait, effervescence avec HCl*.

Malachite

Vert

Vert

3,5 à 4

4

D’adamantin à soyeux, effervescence avec HCl*.

Fluorine

Incolore, brun, blanc, jaune, vert, rouge, violet

Blanc

4

3,2

Vitreux, un peu gras, trois clivages parfaits, cristaux cubiques ou à huit faces.

Scheelite

Blanc, gris, jaune, brun, vert

Blanc

4,5 à 5

6

De vitreux à gras.

Apatite

Vert, bleu, violet, incolore, jaune, rose, blanc, gris, brun, rouge

Blanc

5

3,2

Vitreux, cristaux en forme de prismes à section hexagonale.

LA TERRE ET L’ESPACE 5.2

Nom

Dureté supérieure à 5,5 (non rayé par la pointe d’un clou en acier) Amphibole

Vert, noir

Blanc, gris, vert

5à6

3 à 3,4

Vitreux, deux clivages à 124°, cristaux en forme de prismes ou d’aiguilles, aspect breux. Famille de plusieurs minéraux.

Sodalite

Bleu, gris, blanc

Blanc, bleu

5,5 à 6

2,3

De vitreux à gras, cristal cubique.

*HCl : acide chlorhydrique dilué à 10 %.

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Chapitre 5 | La Terre

155

Minéraux ayant un éclat non métallique (suite)

LA TERRE ET L’ESPACE 5.2

Nom

156

Couleur possible

Couleur du trait

Dureté

Masse volumique (g/mL)

Autre caractéristique

Feldspath • Labradorite

• Noir, jaune, brun, gris, blanc

• Blanc

• 6 à 6,5

• 2,6

• Vitreux.

• Microline

• Incolore, blanc, jaune, rose, brun, vert

• Blanc

• 6

• 2,5

• Deux clivages parfaits à presque 90°.

• Orthose

• Incolore, blanc, jaune, rose, brune

• Blanc

• 6

• 2,6

• Vitreux, trois clivages dont un parfait, cristaux en forme de prismes courts.

Plagioclase

Gris, blanc, violet, vert, bleu

Blanc

6

2,6

Vitreux, un clivage parfait et un clivage bon à 94°. Famille de minéraux.

Grenat

Rouge, brun, jaune, violet, noir, orange, incolore, gris, rose, vert

Blanc

6,5 à 7,5

3,5 à 4,3

De vitreux à adamantin, de transparent à translucide, cristal du système cubique. Famille de minéraux.

Quartz L’améthyste, la citrine, l’œil de tigre, le cristal de roche font partie de la famille des quartz.

Incolore, multicolore

Blanc

7

2,6

Gras à vitreux, cristal hexagonal ou semblable à un cube mais avec des faces en forme de losanges, cassure conchoïdale (qui ressemble à l’intérieur d’une coquille).

Cordiérite

Bleu, vert, violet, gris

Blanc

7 à 7,5

2,5

De vitreux à gras, cristaux en forme de prismes courts, faible clivage.

Tourmaline

Noir, rouge, brun, blanc

Blanc

7 à 7,5

3,1

Vitreux, cristaux en forme de bâtonnets allongés et striés.

Béryl

Vert, incolore, blanc, jaune, bleu

Blanc

7,5 à 8

2,7

Cristal hexagonal. Les variétés limpides (transparentes) sont des pierres précieuses (émeraude, aigue-marine, etc.).

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ACTIVITÉS Qu’est-ce qu’un minéral ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Quelle est la différence entre une roche et un minéral ?

3

Pour chacun des énoncés suivants, dites de quelle propriété des minéraux il s’agit.

LA TERRE ET L’ESPACE 5.2

1

a) Propriété correspondant à la couleur d’une cassure fraîche.

e) Propriété correspondant à la couleur de la poudre d’un minéral.

b) Propriété correspondant au rapport entre la masse et le volume d’un minéral.

f) Propriété d’attirer ou de repousser un aimant.

c) Propriété de se casser suivant un plan particulier.

g) Propriété que possède le minéral de rééchir la lumière à sa surface.

d) Propriété consistant dans la résistance qu’oppose un minéral à être rayé par un autre minéral ou par un objet usuel.

h) Propriété consistant à réagir chimiquement au contact d’un acide.

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Chapitre 5 | La Terre

157

LA TERRE ET L’ESPACE 5.2

4

Indiquez la propriété des minéraux que chacune des actions suivantes permet d’observer. a) Approcher un aimant de l’échantillon.

e) Casser l’échantillon.

b) Faire tourner l’échantillon devant une source lumineuse.

f) Faire réagir un échantillon ou la poudre d’un échantillon avec de l’acide chlor­ hydrique.

c) Frotter l’échantillon sur une plaque de porcelaine non émaillée.

g) Observer une cassure fraîche de l’échan­ tillon à l’œil nu.

d) Peser le minéral et mesurer son volume. h) Rayer l’échantillon avec des minéraux connus ou des objets usuels.

158

5

Placez les actions de l’activité 4 dans un ordre logique qui permet d’identier les minéraux.

6

À quoi sert une clé d’identication des minéraux ?

7

Pourquoi est­il plus long mais beaucoup plus précis de déterminer la dureté à l’aide des 10 minéraux de l’échelle de Mohs qu’avec les objets usuels proposés ?

La Terre et l’espace

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Proposez une marche à suivre pour déterminer la dureté à l’aide des minéraux de l’échelle de Mohs.

9

Déterminez la dureté des échantillons de minéraux suivants.

LA TERRE ET L’ESPACE 5.2

8

a) Est rayé par une pièce d’un cent.

d) Est rayé par la pointe d’un clou en acier.

b) N’est pas rayé par la pointe d’un clou en acier.

e) Est rayé par le corindon mais pas par l’orthose.

c) Raye la calcite mais pas la uorine.

10

Calculez la masse volumique du minéral à éclat métallique suivant, puis identiez-le.

Masse : 59,8 g Volume : Masse volumique : Minéral : Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Chapitre 5 | La Terre

159

LA TERRE ET L’ESPACE 5.2

11

Une équipe de géologues a recueilli des échantillons de minéraux. Ils vous demandent de fournir les renseignements manquants an de les aider à identier ces échantillons.

a)

c)

e)

Éclat :

Éclat :

Éclat :

Dureté : Rayé par la pointe d’un clou

Dureté : Rayé par la pointe d’un clou

Dureté : Rayé par la pointe d’un clou

Couleur du trait : Blanc

Couleur du trait : Blanc

Couleur du trait : Brun jaunâtre

Masse : 41,4 g Volume : 18 mL

Masse : 21 g

Masse : 44 g

Masse volumique :

Masse volumique :

Masse volumique :

Effervescence : Non

Effervescence : Non

Effervescence : Non

Magnétisme : Non

Magnétisme : Léger

Magnétisme : Léger

Autres observations : Gras ou soyeux. Aspect breux.

Autres observations : Vitreux. Cristaux en forme de tubes. Deux clivages parfaits à 90°.

Autres observations : Cristaux en forme de prismes. Un clivage parfait.

Identication :

Identication :

b)

d)

f)

Éclat :

Éclat :

Éclat :

Dureté : Rayé par l’ongle

Dureté : Non rayé par la pointe d’un clou

Dureté : Rayé par la pointe d’un clou

Couleur du trait : Blanc

Couleur du trait : Noir

Masse : 31,2 g Volume : 12 mL

Masse : 62,5 g Volume : 14 mL

Masse volumique :

Masse volumique :

Effervescence : Non

Effervescence : Non

Magnétisme : Non

Magnétisme : Léger

Autres observations : Vitreux.

Autres observations : Couleur bronze sur une cassure fraîche. Léger magnétisme.

Identication :

Couleur du trait : Blanc Masse : 25,3 g Volume : 11 mL Masse volumique : Effervescence : Non Magnétisme : Non Autres observations : Vitreux. Un clivage parfait. Parfois à l’état breux. Identication :

Identication :

Volume : 10 mL

Volume : 10 mL

Identication :

160

La Terre et l’espace

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h)

i)

Éclat :

Éclat :

Éclat :

Dureté : Non rayé par la pointe d’un clou

Dureté : Rayé par l’ongle

Dureté : Rayé par un cent

Couleur du trait : Noir verdâtre

Couleur du trait : Blanc brunâtre

Couleur du trait : Blanc Masse : 44,2 g Volume : 17 mL Masse volumique : Effervescence : Non Magnétisme : Non Autres observations : Vitreux. Cristal hexagonal ou semblable à un cube mais avec des faces en forme de losanges. Cassure conchoïdale.

Masse : 51 g

Volume : 11 mL

Masse volumique : Effervescence : Non Magnétisme : Non Autres observations : Tache les doigts et le papier. Gras. Un clivage parfait. Identication :

Masse : 45 g

LA TERRE ET L’ESPACE 5.3

g)

Volume : 15 mL

Masse volumique : Effervescence : Non Magnétisme : Non Autres observations : Vitreux. Un clivage parfait. Minces lamelles noires, exibles et élastiques. Identication :

Identication :

5.3 Les sols Nous disons couramment que le sol est la partie de la Terre sur laquelle nous marchons. Mais le sol ne fait pas que nous supporter. Il rend possible l’agriculture, abrite de nombreuses espèces animales, retient les eaux de pluie. Il soutient aussi les fondations des bâtiments, des ponts et des routes. Le sol est la couche supercielle de la croûte terrestre, celle qu’on peut modeler et sur laquelle les végétaux poussent. Sans lui, la vie telle qu’on la connaît sur la Terre serait impossible.

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Chapitre 5 | La Terre

161

LA FORMATION DU SOL LA TERRE ET L’ESPACE 5.3

Deux processus mènent à la formation du sol : l’altération, c’està-dire la modication et la dégradation de la roche mère d’une part, et l’enrichissement en matière organique d’autre part (voir la gure 9).

La matière organique en décomposition L’altération de la roche mère

FIGURE

La roche mère

9 La formation du sol.

L’altération de la roche mère Le sol se forme à partir d’une roche dure ou meuble, c’est-à-dire peu compacte, appelée roche mère. Divers processus physiques, chimiques ou biologiques transforment partiellement ou totalement les éléments qui constituent la roche mère. Celle-ci se désagrège alors en fragments rocheux et en particules minérales.

L’enrichissement en matière organique Des débris d’origine végétale (racines mortes, feuilles, écorces, branches, fruits, etc.) et animale (excréments, plumes, cadavres, etc.) se retrouvent constamment sur le sol. Cette matière en décomposition mélangée par les microorganismes et autres décomposeurs du sol constitue la matière organique. Cette matière qui fait partie intégrante du sol, surtout dans sa couche supérieure, s’appelle l’humus. Elle donne au sol sa couleur, allant du brun au noir.

LES PROPRIÉTÉS DU SOL On trouve dans le sol de l’eau, de l’air, des minéraux et de la matière organique. La proportion et l’agencement de ces diérents éléments entre eux déterminent les propriétés du sol et les usages qu’on peut en faire. La portion minérale d’un sol provient de l’altération de la roche mère. Celle-ci se transforme en eet peu à peu en fragments

162

La Terre et l’espace

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LA TERRE ET L’ESPACE 5.3

rocheux (bloc, pierre, caillou, gravier) et en particules minérales (sable, limon, argile). On classe ces éléments selon leur dimension, le plus grand étant le bloc rocheux, et le plus petit, l’argile (voir le tableau 1). Tableau 1 Dimension des fragments rocheux et des particules minérales du sol Fragments rocheux et particules minérales

Dimension (mm)

Plus de 2

Bloc rocheux, pierre, caillou, gravier A

Sol argileux

B

Sol sableux

De 0,05 à 2 Sable

De 0,002 à 0,05

Limon

Moins de 0,002

LA TEXTURE ET LA STRUCTURE DES SOLS On dénit la texture des sols par la dimension des particules qui les composent. La structure des sols est dénie par l’agencement de ces particules. Les particules de sable, par exemple, bien que beaucoup plus grosses que les particules d’argile, lent entre les doigts (voir la gure 10). La texture du sol a une incidence sur sa structure, sa teneur en nutriments, son humidité et sa capacité à drainer l’eau.

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FIGURE

Argile

10 Déterminer la texture d’un sol. Plusieurs tests simples permettent de déterminer la texture d’un sol. Par exemple, un sol argileux forme une boule qui se tient dans la main, et garde l’empreinte de la main A alors qu’un sol sableux le entre les doigts B .

Chapitre 5 | La Terre

163

Le sol sableux

LA TERRE ET L’ESPACE 5.3

Texture : Contient surtout du sable. Les particules étant relativement espacées, le sol est très poreux et l’eau s’y écoule rapidement. De même, il sèche et se réchauffe en peu de temps car l’air y circule facilement. Structure : La structure peu serrée est constituée d’éléments grossiers, c’est-à-dire de particules minérales et organiques qui glissent entre les doigts en raison de l’absence de cohésion entre les particules. Cela le rend très sensible à l’érosion par le vent. Culture : Convient à la culture de l’asperge, de la carotte, de la pomme de terre et du fraisier. Le cactus y pousse aisément.

Le sol limoneux Texture : Contient surtout du limon. Ses particules tiennent ensemble lorsqu’on le serre dans la main. Ce type de sol peut se désagréger en plusieurs éléments ; c’est pourquoi il est plus sensible à l’érosion. Structure : Les particules sont relativement serrées, permettant à l’air et à l’eau de circuler plus ou moins facilement. Il peut se former une croûte à sa surface en période de sécheresse. Culture : Convient à la culture du blé, du maïs et de la betterave.

Le sol argileux Texture : Contient surtout de l’argile. C’est un sol lourd et compact dont les particules demeurent collées lorsqu’on les presse dans la main, à la manière de la pâte à modeler. Structure : La structure très serrée laisse peu de place à la circulation de l’eau et de l’air. Le sol retient donc bien l’eau et l’engrais. Ce sol se remplit rapidement de l’eau de pluie. La partie supercielle peut se dégrader et former une croûte en période de sécheresse. Culture : La tomate de champ, le maïs, l’orge et le soya sont fréquemment cultivés sur les sols argileux. Au Québec, les sols argileux sont les plus fertiles.

Le sol humifère Texture : Contient surtout de la matière organique. Ses particules sont relativement lâches et glissent entre les doigts. Cela permet à l’eau de s’écouler facilement. Structure : Bien que le sol humifère laisse l’eau s’écouler, il peut en retenir une grande quantité, sans devenir collant comme le sol argileux. Il retient également les éléments fertilisants. Une fois cultivé, il est très sensible à l’érosion par le vent. Culture : Les sols humifères sont souvent utilisés pour la culture des légumes.

164

La Terre et l’espace

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LA TERRE ET L’ESPACE 5.3

Aucun sol n’est meilleur qu’un autre, chacun possède des avantages et des inconvénients. Tout dépend de l’utilisation que l’on veut en faire et de leur situation géographique, donc du climat. Les sols argileux sont favorables à l’agriculture, mais ils sont souvent mouillés vu qu’ils ne drainent pas l’eau ecacement. Au contraire, les sols sableux se drainent facilement, mais ils sont fréquemment secs et peu propices à l’agriculture. En dénitive, le meilleur sol pour l’agriculture est constitué d’un mélange quasi identique de sable, d’argile et de limon ainsi que d’une bonne quantité de matières organiques. On appelle ce sol de la « terre franche ».

Le sol est une ressource naturelle qui se renouvelle peu ou très lentement. Un sol couvert de végétaux est moins vulnérable à l’érosion. Toutes les activités qui contribuent à éliminer les plantes représentent donc un danger de dégradation ou de perte du sol. Par exemple, l’utilisation excessive d’un sol comme pâturage pour nourrir les animaux, le déboisement ou les constructions de toutes sortes (routes, aéroports, bâtiments, etc.) détériorent le sol (voir la gure 11). La pollution, la monoculture (culture d’une seule variété de végétaux), l’utilisation d’engrais et de pesticides contribuent aussi à le dégrader. Celui-ci devient alors moins adéquat pour l’utilisation que l’on veut en faire. De plus, les changements climatiques entraînent une élévation du niveau des mers. Le sol des basses terres pourrait donc être inondé.

FLA SH

FIGURE

LA CONSERVATION DU SOL

11 Un glissement de terrain causé par la déforestation.

info

L’agriculture de l’espoir Dans certaines régions de la Terre, le sol est très pauvre, donc peu productif. Des agriculteurs réussissent néanmoins à cultiver de grandes quantités de céréales ou de légumes. Une de leurs techniques consiste à planter des arbres capables de transformer l’azote de l’atmosphère en éléments nutritifs. Le sol s’enrichit et peut alors mieux nourrir les végétaux cultivés. Des études montrent que, dans certaines conditions, le recours aux arbres comme « engrais » réduit l’utilisation d’engrais commerciaux tout en doublant ou en triplant les rendements des cultures. Cette technique fait partie de ce qu’on appelle l’« agroforesterie », un type d’« agriculture verte » puisqu’elle exige la plantation d’arbres. Elle améliore la qualité des sols et contribue à nourrir la population. De plus, elle diminue la quantité de dioxyde de carbone (CO2) dans l’air, ce qui freine les changements climatiques.

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Le Millettia pinnata est un arbre xateur d’azote.

Chapitre 5 | La Terre

165

LA TERRE ET L’ESPACE 5.3

ACTIVITÉS 1

Quels sont les quatre constituants du sol ?

2

a) Qu’est-ce qui dénit la texture d’un sol ?

b) Qu’est-ce qui dénit la structure d’un sol ?

3

Associez chacun des sols de la colonne de gauche à une caractéristique de la colonne de droite. a) Sol argileux

1) Grande quantité de matière organique

b) Sol humifère

2) Majorité de particules entre 0,002 et 0,05 mm

c) Sol limoneux

3) Majorité de particules entre 0,05 et 2 mm

d) Sol sableux

4) Majorité de particules plus petites que 0,002 mm

4

Qu’est-ce qui différencie la texture d’un sol de sa structure ?

5

Les schémas suivants illustrent la texture de quelques sols. Observez-les puis répondez aux questions qui suivent. Légende Fragments rocheux Particules entre 2 et 0,002 mm Particules de moins de 0,002 mm

A.

B.

C.

a) Quel sol retiendra le plus l’eau ? b) Quel sol séchera le plus rapidement après la pluie ? c) Quel sol convient à la culture de végétaux ayant des besoins modérés en eau ?

166

La Terre et l’espace

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Les deux schémas suivants illustrent les processus de formation du sol : l’enrichissement en matière organique et l’altération de la roche mère. Sur chaque schéma, indiquez le nom des éléments pointés. Complétez ensuite les deux courts textes explicatifs. LA TERRE ET L’ESPACE 5.3

6

a)

L’enrichissement du sol en matière organique. Explication : Les débris des par les

et des

sont décomposés

et autres décomposeurs du sol.

b)

L’altération de la roche mère. Explication : Le sol se forme à partir d’une roche peu compacte) appelée

ou meuble (c’est-à-dire

. Divers processus transforment partiellement ou

totalement les éléments qui constituent la roche mère. Ces processus font qu’elle se transforme peu à peu en plus

rocheux et en particules

de plus en

.

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Chapitre 5 | La Terre

167

Sol humifère

Sol sableux

Sol argileux

Associez un ou plusieurs types de sols à chacune des propriétés suivantes.

Sol limoneux

LA TERRE ET L’ESPACE 5.3

7

a) En période de sécheresse, une croûte peut se former sur ce type de sol. b) L’air et l’eau y circulent plus ou moins facilement. c) Les espaces entre les particules permettent à ce sol d’emprisonner l’air et de se réchauffer rapidement. d) Les particules assez espacées permettent à l’eau de s’écouler rapidement et de transporter l’engrais. e) Les particules minérales de ce sol laissent facilement s’écouler l’eau alors qu’un des composants se gone et retient l’eau. f) Au Québec, ce sont les sols les plus fertiles. g) Ces types de sols sont les plus sensibles à l’érosion. h) Ce type de sol, lourd et compact, retient bien l’eau et l’engrais.

8

168

Un membre de votre famille vient d’acquérir une terre cultivable. Il vous dit qu’environ le quart du terrain est assez limoneux et que le reste est constitué de terre franche. Il se demande quels végétaux cultiver et comment s’y prendre. Quels conseils pourriez-vous lui donner ?

La Terre et l’espace

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5.4 L’énergie

FIGURE

L’énergie se présente sous plusieurs formes : énergie solaire, éolienne, hydraulique, marémotrice, géothermique, nucléaire, énergie de la biomasse, des combustibles fossiles, etc. (voir la gure 12). Plusieurs ressources naturelles procurent de l’énergie. Elles sont classées en deux catégories : les ressources énergé­ tiques renouvelables et les ressources énergétiques non renouvelables.

LA TERRE ET L’ESPACE 5.4

Tout est matière et énergie. La matière est composée d’atomes et comprend tout ce qui est solide, liquide ou gazeux. L’énergie est la capacité que possède la matière de changer d’état ou d’effectuer un travail entraînant un mouvement, de la chaleur ou de la lumière. Par exemple, l’énergie chimique qui résulte de la transformation de la nourriture permet aux êtres humains d’accomplir toutes leurs activités ; la force de l’eau dans les centrales hydroélectriques sert à produire de l’énergie électrique qui alimente les maisons sous forme d’électricité.

12 Des formes d’énergie présentes sur la Terre. Sur Terre, on trouve les formes d’énergie suivantes : l’énergie de la biomasse, l’énergie éolienne, l’énergie chimique produite par la photosynthèse des plantes ainsi que les différentes formes d’énergie liées aux mouvements de l’eau.

DÉFI NITI ON

L’énergie est la capacité que possède la matière de changer d’état ou d’effectuer un travail entraînant un mouvement, de la chaleur ou de la lumière.

LES RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES RENOUVELABLES Une ressource énergétique renouvelable est une ressource qui n’est pas détruite du fait de son utilisation ou qui possède la capa­ cité de se renouveler au moins aussi vite qu’elle est utilisée. Par exemple, le vent et le Soleil sont deux ressources énergétiques indestructibles et la biomasse se régénère rapidement. Les res­ sources énergétiques renouvelables abordées dans cette section sont le Soleil, la biomasse, le vent, l’eau et la chaleur du sous­sol.

Le Soleil L’énergie solaire est l’énergie du rayonnement du Soleil qui tra­ verse l’atmosphère et parvient jusqu’à la Terre. Elle rend possible la vie sur la planète puisque la photosynthèse la transforme en énergie chimique utilisable par tous les êtres vivants. De plus, l’être humain utilise directement le rayonnement solaire pour

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Chapitre 5 | La Terre

169

s’éclairer, se chauer et parfois cuire ses aliments. Pour proter pleinement de cette énergie gratuite, on peut orienter un bâtiment en fonction du rayonnement solaire. LA TERRE ET L’ESPACE 5.4

L’être humain transforme aussi l’énergie solaire en d’autres formes d’énergie. Par exemple, lorsqu’elle est captée par les cellules photovoltaïques des panneaux solaires ou qu’elle contribue à chauer l’eau des centrales thermiques, l’énergie solaire est transformée en énergie électrique (voir la gure 13).

FIGURE

Les manifestations naturelles de l’énergie solaire L’énergie solaire se transforme et se manifeste 13 Des panneaux solaires. L’énergie captée naturellement de plusieurs manières. La photopar des panneaux solaires est convertie en énergie synthèse, le cycle de l’eau, le vent ainsi que pluélectrique. sieurs phénomènes météorologiques qui lui sont associés, comme les tornades, les tempêtes et les ouragans, sont quelques-unes de ses manifestations naturelles. Prenons le cycle de l’eau : il est dû à l’énergie solaire. En eet, l’eau s’évapore sous l’eet de la chaleur du rayonnement solaire. Une fois dans l’atmosphère, la vapeur d’eau condense et libère toute l’énergie qu’elle a emmagasinée. Cette énergie sert alors à réchauffer l’air et entraîne des variations de température des masses d’air.

La biomasse Tous les êtres vivants ainsi que les déchets qu’ils rejettent dans l’environnement au cours de leur vie constituent ce qu’on appelle la matière organique ou la biomasse. Lorsqu’elle est brûlée, la biomasse libère son énergie sous forme de chaleur. C’est ce qui se produit pendant un feu de bois, par exemple. De plus, la matière organique en décomposition dégage énormément d’énergie sous forme de gaz. On peut d’ailleurs sentir la chaleur du gaz lorsqu’on ouvre une poubelle remplie de matière organique. La surface de la matière en décomposition est chaude. Tous les animaux utilisent la biomasse pour se nourrir. Les humains ont appris à s’en servir pour chauer des habitations ou alimenter des moteurs. La biomasse peut aussi être convertie en énergie électrique.

Le vent Le vent est le mouvement d’une masse d’air située à la surface de la Terre. À l’échelle de la planète, ce mouvement est causé par la combinaison de deux facteurs : • le réchauement inégal des diérentes régions de la Terre par l’énergie solaire ; • la rotation de la Terre.

170

La Terre et l’espace

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DÉFI NITI ON

Le réchauement inégal des régions de la Terre À la surface de la Terre, l’énergie solaire réchaue moins les pôles que l’équateur. Or, l’air froid est plus lourd que l’air chaud et redescend. Ce mouvement descendant de l’air froid crée une pression à la surface de la Terre. Là où l’air est plus froid, aux pôles par exemple, se trouve une zone de haute pression. Au contraire, l’air chaud étant plus léger, il crée un courant ascendant et une zone de basse pression à la surface de la Terre, à l’équateur par exemple.

Le vent est le mouvement horizontal d’une masse d’air, d’une zone de haute pression vers une zone de basse pression. Ce mouvement est causé par le réchauffement inégal de la surface de la planète et par la rotation de la Terre.

LA TERRE ET L’ESPACE 5.4

Le vent est donc une ressource énergétique inépuisable qui ne disparaîtra que lorsque le Soleil s’éteindra, dans quelque cinq milliards d’années.

Au sol, le déplacement des masses d’air se fait horizontalement de la zone de haute pression vers la zone de basse pression pour combler l’espace laissé par le courant ascendant de l’air chaud. En altitude, les masses d’air se déplacent horizontalement de la zone de basse pression vers la zone de haute pression pour combler l’espace laissé par le courant descendant de l’air froid. Ce mouvement horizontal correspond au vent (de surface ou d’altitude). L’ensemble de ces déplacements de masses d’air forme une cellule de convection (voir la gure 14). À la surface de la Terre, il y a six cellules de convection (voir la gure 15) à la source des vents dominants de la planète. On trouve aussi de multiples cellules de convection causées par des éléments locaux comme le relief, la présence d’un bassin d’eau important à proximité, etc. ; elles sont la source de nombreux vents propres aux diérentes régions de la Terre. La rotation de la Terre et le vent Si la Terre ne tournait pas, les vents dominants circuleraient tous selon un axe nord-sud, des

60° N Vent d’altitude 30° N

L’air froid, lourd, descend vers le sol. Zones de haute pression

Zones de basse pression

30° S

L’air chaud, léger, s’élève en altitude.

60° S

14 Les mouvements de l’air dans une

cellule de convection. Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

FIGURE

FIGURE

Vent de surface

15 Les six cellules de convection

à la surface de la Terre. Chapitre 5 | La Terre

171

Pôle Nord

zones de haute pression vers les zones de basse pression. Or, la rotation de la Terre génère une force, la force de Coriolis, qui dévie les vents des six cellules de convection (voir la gure 16).

Vents d’est polaires

LA TERRE ET L’ESPACE 5.4

60° N 30° N Calmes tropicaux Calmes équatoriaux

30° S

FIGURE

Pôle Sud

60° S Vents d’est polaires

16 La déviation des vents dominants. Les èches

roses indiquent la direction de la déviation des vents dominants.

FLA SH

Mesurer les caractéristiques du vent Diérents instruments permettent de déterminer les caractéristiques du vent (voir la gure 17). L’anémomètre mesure la vitesse du vent, qui peut aussi être estimée par un manche à air ou un drapeau. La girouette, elle, indique la direction du vent. Des échelles descriptives, comme celle de Beaufort, permettent de caractériser la force du vent à partir de ses eets sur l’environnement (voir le tableau 2, à la page suivante).

info

Le Sahara au secours de l’Amazonie A Girouette

Anémomètre

FIGURE

B

17 Des instruments qui

mesurent les propriétés du vent. A Un anémomètre et une girouette sont regroupés dans cette station météorologique. B Plus le manche à air est tendu, plus la vitesse du vent est élevée.

172

Les fortes précipitations qui tombent sur la forêt amazonienne, en Amérique du Sud, contribuent à laver le sol. Ce phénomène prive les végétaux des sels minéraux essentiels à leur croissance et limite la productivité de cette forêt. Situé à plus de 4000 km, en Afrique, le désert du Sahara contribue à fertiliser le sol de la forêt amazonienne. Ce phénomène a pu être observé grâce au satellite Calipso qui étudie le climat terrestre depuis l’espace. Chaque année, des millions de tonnes de poussière sont soulevées dans l’atmosphère par des tempêtes de sable qui ont lieu dans le désert du Sahara. Grâce aux courants aériens, les nes particules de poussière traversent l’océan Atlantique et retombent en Amazonie. Cette poussière contient environ 22 000 tonnes de nutriments, dont le phosphore, un minéral essentiel à la croissance des végétaux. Le transport de cette poussière riche en minéraux permet de nourrir le sol et les végétaux de la forêt amazonienne.

La Terre et l’espace

La poussière voyageant entre le Sahara et l’Amazonie observée à partir de l’espace. Ces observations ont été faites par le satellite Calipso entre 2007 et 2013.

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Tableau 2 L’échelle de Beaufort Appellation

Vitesse (km/h)

Effet au sol

0

Calme

Moins de 1

La fumée monte verticalement.

1

Très légère brise

De 1 à 5

La fumée indique la direction du vent, mais pas la girouette.

2

Légère brise

De 6 à 11

On sent le vent sur le visage, les feuilles bougent, la girouette amorce un mouvement.

3

Petite brise

De 12 à 19

Les drapeaux légers ottent bien. Les feuilles et les petites branches sont constamment mises en mouvement.

4

Jolie brise

De 20 à 28

Les poussières et les feuilles de papier s’envolent ; les petites branches s’agitent.

5

Bonne brise

De 29 à 38

Les petits arbres se balancent. Les sommets des arbres sont agités et de petites vagues se forment sur les eaux intérieures.

6

Vent frais

De 39 à 49

Les grosses branches des arbres s’agitent. Utiliser un parapluie est difcile. Le vent sife dans les ls et les branches.

7

Grand frais

De 50 à 61

Les arbres sont complètement agités. La marche contre le vent est difcile.

8

Coup de vent

De 62 à 74

Le vent casse les petites branches. La marche contre le vent est très difcile.

9

Fort coup de vent

De 75 à 88

Le vent peut endommager légèrement les bâtiments en soulevant par exemple les bardeaux de la toiture.

10

Tempête

De 89 à 102

Le vent cause de plus gros dégâts aux habitations et déracine des arbres.

11

Violente tempête

De 103 à 117

Les dégâts causés touchent un plus vaste territoire.

12

Ouragan

Plus de 118

Les dégâts sont importants, le territoire touché est dévasté.

LA TERRE ET L’ESPACE 5.4

Force

L’action du vent et son utilisation De manière naturelle, le vent façonne le relief en milieu désertique : il érode le sol mis à nu ; il transporte les particules minérales comme le sable, le limon et l’argile ; il favorise la reproduction de certaines plantes en transportant leur pollen ou leurs graines. Le vent oxygène les océans en agitant leur surface. Le vent est aussi un agent de dispersion de foyers d’incendie : lors de feux de forêt, il contribue grandement à fournir l’oxygénation nécessaire au maintien du feu.

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Chapitre 5 | La Terre

173

FIGURE

LA TERRE ET L’ESPACE 5.4

L’être humain utilise le vent pour aérer les maisons et rendre l’air plus sain, pour se rafraîchir ou encore pour sécher le linge à l’extérieur. Il l’utilise aussi pour des loisirs comme la voile, la planche à voile ou le cerf-volant (voir la gure 18) ainsi que pour le transport en montgolère ou en avion. Les avions utilisent les courants-jets du vent (courants d’altitude) pour économiser du carburant et diminuer la durée des voyages. L’énergie éolienne est l’énergie tirée du vent au moyen d’un dispositif spécique. Elle est utilisée depuis environ 5000 ans par les moulins à vent an, entre autres, de moudre le grain et de pomper l’eau. Depuis environ 150 ans, l’énergie éolienne est transformée en énergie électrique par des éoliennes.

18 Faire du cerf-volant : une activité humaine

possible grâce au vent.

FLA SH

info

Quand le vent se déchaîne Il arrive que de violentes tempêtes se terminent en ouragan ou qu’elles s’accompagnent de tornades. Ces deux phénomènes sont différents, bien qu’ils soient tous les deux accompagnés de vents destructeurs très violents. L’ouragan, aussi appelé « cyclone » ou « typhon » selon les régions de la Terre où il se développe, est une zone très large de nuages orageux qui tourbillonnent. La tornade, quant à elle, est un tourbillon de vent extrêmement puissant qui a l’allure d’une étroite colonne. Dans certaines conditions atmosphériques, les tornades prennent naissance à la base d’un nuage d’orage. Là où elles passent, les tornades sont plus destructrices que les ouragans. Mais elles sont habituellement concentrées sur de plus petites régions et durent moins longtemps. A

B

A La tornade a l’allure d’une étroite colonne tourbillonnante. B Vu de l’espace, l ’ouragan prend la forme de spirales de nuages.

174

La Terre et l’espace

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L’eau

LA TERRE ET L’ESPACE 5.4

Les différents mouvements de l’eau, tels que les vagues, les chutes et les marées, produisent l’énergie hydraulique. Cette énergie provient du mouvement de l’eau qui tombe par l’action de la gravité (voir la gure 19). L’énergie marémotrice est l’énergie transmise lors du phénomène des marées, qui se produit deux fois par jour au bord des océans alors que l’eau monte et descend. Combinée à d’autres formes d’énergie, l’énergie de l’eau permet de nombreux loisirs comme le kayak, le canotage, le ski nautique, etc. Tout comme l’énergie hydraulique, l’énergie marémotrice est convertie en énergie électrique par des installations d’envergure.

Une partie de la chaleur du manteau de la Terre est transmise à l’eau souterraine et au sous-sol. L’énergie ainsi produite est appelée énergie géothermique. Elle est utilisée dans des systèmes de chauage à eau chaude ou elle est puisée directement dans le sol pour être convertie en énergie électrique. Cette énergie est à l’origine des geysers et des sources thermales. Ces dernières sont souvent utilisées pour la baignade ou les soins de santé.

FIGURE

La chaleur du sous-sol

19 La centrale hydroélectrique

Jean-Lesage dans la région de la Côte-nord. L’eau retenue par le barrage se déverse par gravité dans des turbines qui produisent l’électricité.

Les ressources énergétiques non renouvelables sont des ressources détruites du fait de leur utilisation ou dont la capacité de renouvellement est très lente. L’utilisation de ces ressources est très préoccupante puisque la seule manière de les préserver est d’en réduire la consommation. Les principales ressources énergétiques non renouvelables sont les combustibles fossiles et les noyaux des atomes.

Les combustibles fossiles Les combustibles fossiles sont issus de la décomposition, en l’absence de dioxygène (O2), d’êtres vivants morts depuis des millions d’années. Le pétrole, le charbon et le gaz naturel sont les principaux combustibles fossiles (voir la gure 20). Ils sont surtout utilisés pour le transport et pour chauer les bâtiments. L’énergie qu’ils dégagent sous forme de chaleur est aussi transformée en énergie électrique.

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FIGURE

LES RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES NON RENOUVELABLES

20 Du charbon, aussi appelé

« anthracite ». L’accumulation de végétaux morts, dans certains environnements comme les tourbières, en modie les conditions chimiques. Les sédiments deviennent alors de plus en plus riches en carbone. La matière organique des végétaux se transforme graduellement en tourbe, puis en lignite, en houille et nalement en anthracite, la forme de charbon la plus riche en carbone. Ce processus de carbonisation des végétaux en combustibles fossiles s’étend sur des millions d’années.

Chapitre 5 | La Terre

175

LA TERRE ET L’ESPACE 5.4

L’utilisation des combustibles fossiles contribue à l’épuisement des ressources énergétiques de la planète. Elle est également la source de graves problèmes environnementaux comme la contamination des sols et des eaux souterraines, et les change­ ments climatiques.

FLA SH

info

Un pétrole substitut de pétrole ! Au début de l’année 2011, après cinq ans de recherches, une équipe de scientiques français et espagnols a réussi à synthétiser du pétrole en laboratoire. Les chercheurs se sont inspirés du processus naturel de formation du pétrole pour reproduire en seulement 48 heures les conditions d’une réaction chimique qui s’étend normalement sur des millions d’années. Ils ont capté le dioxyde de carbone rejeté d’une usine voisine et l’ont utilisé pour nourrir des algues microscopiques. Les algues ainsi nourries se sont multipliées très rapidement. Après vingt-quatre heures, les chercheurs ont ltré ce bouillon d’algues concentrées et ont obtenu une pâte végétale. À très haute température, cette pâte a nalement été soumise à une réaction chimique appelée « craquage » et s’est transformée en pétrole articiel. Ce pétrole, contrairement au pétrole naturel, ne contient pas de métal ; il est donc plus propre. Selon les chercheurs, il pourrait avoir la même utilisation que le pétrole naturel.

Les noyaux des atomes et l’énergie nucléaire Lorsqu’ils subissent des transformations, les noyaux des atomes libèrent souvent de grandes quantités d’énergie ; c’est l’énergie nucléaire. Cette énergie peut aussi être transformée en éner­ gie électrique. Elle sert également à propulser des véhicules dits à propulsion nucléaire comme des sous­marins, des navires militaires, etc. L’énergie nucléaire possède aussi un énorme pouvoir de destruc­ tion, notamment lorsqu’on s’en sert pour fabriquer des bombes.

176

La Terre et l’espace

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1

Qu’est-ce que l’énergie ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Associez chaque situation de la colonne de gauche au type d’énergie qu’elle procure.

3

a) Calgary, en Alberta, est la ville canadienne qui compte le plus de jours ensoleillés par année.

1) Énergie de la biomasse

b) Des noyaux d’atomes d’uranium se divisent en noyaux plus légers.

2) Énergie des combustibles fossiles

c) L’Alberta possède la deuxième réserve mondiale de pétrole brut.

3) Énergie éolienne

d) L’eau des chutes du parc des Sept-Chutes, à SaintFerréol-les-Neiges, près de Québec, se déverse dans un grand vacarme.

4) Énergie géothermique

e) Le vent soufe sur les côtes du euve Saint-Laurent en Gaspésie.

5) Énergie hydraulique

f) Les sources thermales de Hot Springs Cove sur l’île de Vancouver attirent des baigneurs.

6) Énergie marémotrice

g) Les plus grandes marées du monde sont au Canada, dans la baie de Fundy, au Nouveau-Brunswick, et dans la baie d’Ungava, au Québec.

7) Énergie nucléaire

h) Un champ de eurs qui pousse en Mauricie.

8) Énergie solaire

LA TERRE ET L’ESPACE 5.4

ACTIVITÉS

Qu’est-ce qui différencie les ressources énergétiques renouvelables des ressources énergétiques non renouvelables ?

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Chapitre 5 | La Terre

177

4

Indiquez, par un crochet, si les ressources suivantes sont renouvelables (R) ou non renouvelables (NR).

LA TERRE ET L’ESPACE 5.4

Ressource

R

NR

a) La biomasse b) La chaleur du sous-sol c) Les atomes d) Le rayonnement du Soleil e) Le vent f) Le mouvement de l’eau g) Les combustibles fossiles 5

Indiquez trois utilisations possibles par l’être humain de l’énergie que procure chacune des ressources suivantes. a) La biomasse : b) La chaleur du sous-sol : c) Les atomes : d) Le rayonnement du Soleil : e) Le vent : f) Le mouvement de l’eau (deux utilisations) : g) Les combustibles fossiles :

6

Quel lien existe-t-il entre l’énergie solaire et chacun des phénomènes suivants ? a) La photosynthèse :

b) Le cycle de l’eau :

c) Les vents :

d) La biomasse :

178

La Terre et l’espace

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8

Quelle ressource énergétique rend possible chacune des activités ou situations suivantes ? a)

c)

b)

d)

e) LA TERRE ET L’ESPACE 5.4

7

Dénissez dans vos mots chacune des formes d’énergie suivantes. a) L’énergie solaire :

b) L’énergie de la biomasse :

c) L’énergie éolienne :

d) L’énergie hydraulique :

e) L’énergie marémotrice :

f) L’énergie géothermique :

g) L’énergie des combustibles fossiles :

h) L’énergie nucléaire : 9

Qu’est-ce que le vent ? Donnez une dénition dans vos mots.

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Chapitre 5 | La Terre

179

10

Expliquez le rôle que joue chacun des facteurs suivants dans la formation des vents.

LA TERRE ET L’ESPACE 5.4

a) Le réchauffement inégal de la surface de la Terre :

b) La rotation de la Terre :

11

12

180

Le schéma ci-dessous illustre une cellule de convection. Complétez-le en écrivant au bon endroit les termes suivants. • L’air chaud, léger, s’élève en altitude

• L’air froid, lourd, descend vers le sol

• Vent d’altitude

• Vent de surface

• Zones de basse pression

• Zones de haute pression

Donnez quatre effets au sol qui permettent de caractériser la force du vent.

La Terre et l’espace

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1

Indiquez, au moyen d’un crochet, si les énoncés décrivent une roche ou un minéral.

Énoncé

Roche

Minéral

a) On y trouve du pyroxène, de l’amphibole, de l’olivine et du plagioclase.

POUR FAIRE LE POINT

POUR FAIRE LE POINT

b) On y trouve des restes d’êtres vivants sous forme de fossiles. c) Assemblage d’espèces minérales identiques ou d’espèces minérales différentes. d) Il s’agit d’une espèce chimique naturelle qui se présente généralement sous la forme d’un cristal. e) Certains peuvent être considérés comme des pierres précieuses. f) Le charbon est un combustible fossile.

2

Les principaux combustibles fossiles sont le pétrole, le gaz et le charbon. a) Quel processus du cycle de formation des roches permet d’obtenir des combustibles fossiles ?

b) À quel type de roches associe-t-on les combustibles fossiles ?

3

Le texte suivant porte sur la formation des diamants. Lisez-le puis répondez aux questions. Les diamants sont les minéraux les plus durs de la Terre. La majorité d’entre eux sont formés dans le manteau terrestre, dans des conditions de température et de pression très élevées. La plupart des diamants remontent vers la surface de la Terre lors d’éruptions volcaniques tellement puissantes qu’ils n’ont pas le temps de se transformer et demeurent intacts. a) Dans quel type de roches trouve-t-on la plupart des diamants ?

b) Selon vos connaissances du cycle de formation des roches, peut-on aussi trouver des diamants dans des roches sédimentaires ? Justiez votre réponse.

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Chapitre 5 | La Terre

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4

Le texte suivant porte sur les carbonates, un composé chimique formé, entre autres, d’atomes de carbone et d’oxygène. Lisez-le puis répondez aux questions.

POUR FAIRE LE POINT

Les coquilles de nombreux animaux sont constituées principalement de carbonates de calcium. Ce sont des minéraux très abondants sur la Terre ; on les trouve dans les roches calcaires. a) À quel type de roches appartiennent les roches calcaires ?

b) L’effervescence de certains minéraux à l’acide chlorhydrique indique qu’ils sont des carbonates. Dans quel type de roches trouve-t-on principalement ces minéraux ?

c) Par quel procédé sont formées ces roches ?

5

Vos parents désirent se faire construire une maison écoénergétique. Ils préparent quelques questions à l’intention de l’architecte. Testez vos connaissances en tentant de répondre vousmême à ces questions. a) Comment proter de l’énergie solaire pour diminuer les coûts énergétiques en hiver ?

b) Comment éviter que le vent ne contribue à refroidir la maison l’hiver ?

c) Certaines familles ont une piscine et un jardin. Comment peuvent-elles utiliser gratuitement de l’énergie pour chauffer l’eau de la piscine et éclairer le jardin ?

182

La Terre et l’espace

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Bien qu’il s’étende sur plus de neuf milliards de kilomètres, le système solaire constitue le voisinage immédiat de la planète Terre. En fait, il n’est qu’une inme partie de l’Univers. Depuis l’époque de Galilée, au 16e siècle, le télescope a permis aux astro ­ nomes d’observer les différentes planètes. Plus récemment, des sondes spatiales ont été envoyées pour étudier le Soleil, les planètes et certaines comètes et astéroïdes. Ces sondes nous ont fourni des images spectaculaires et de précieux renseignements qui nous aident à mieux comprendre l’origine du système solaire.

SOMMAIRE

CHAPITRE

LE SYST ÈME SOL A IRE Rappel ........................................................................................ 184 6.1 La gravitation universelle ...................... 185 6.2 L’organisation du système solaire .......................................... 192 Pour faire le point ........................................................ 202 6.3 Les aurores polaires ...................................... 203 6.4 Les comètes............................................................ 206 6.5 Les météorites et les impacts météoritiques .............. 210 Pour faire le point ........................................................ 215

Selon vous, combien y a­t­il de planètes dans notre système solaire ? Pourrait­on vivre sur l’une ou l’autre de ces planètes ? Pourquoi ?

183

RAPPEL

RAPPEL • La masse est la mesure de la quantité de matière contenue dans un objet.

Soleil

• La période de rotation est le temps que met un astre pour eectuer un tour sur lui-même (voir la gure R1).

Jour

• La période de révolution est le temps que met un astre pour eectuer un tour complet autour d’un autre astre (voir la gure R2).

FIGURE

Nuit

R1

FIGURE

La Terre met environ 24 heures à faire une rotation sur elle-même.

R2

La révolution de la Terre autour du Soleil dure 365,25 jours.

1000 km

• Une couche gazeuse, l’atmosphère, enveloppe la Terre. Les 100 premiers kilomètres d’altitude de l’atmosphère terrestre comptent quatre couches principales et superposées (voir la gure R3). En partant de la surface de la Terre, on trouve successivement les couches suivantes :

THERMOSPHÈRE

– la troposphère ; – la stratosphère ; – la mésosphère ; 80 km

– la thermosphère.

MÉSOSPHÈRE 50 km

STRATOSPHÈRE

Couche d’ozone De 7 à 16 km

TROPOSPHÈRE

FIGURE

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 Température (°C)

184

La Terre et l’espace

R3

Les couches de l’atmosphère. Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Vous avez peut-être déjà souhaité pouvoir voler ou otter dans les airs, comme le font les astronautes dans l’espace. Si cela n’est pas possible, c’est parce que la Terre nous attire vers elle avec une très grande force qui fait que nous demeurons collés au sol.

FIGURE

Dans l’Univers, les corps s’attirent mutuellement en raison de leur masse. Ce phénomène s’appelle la gravitation. La gravité, aussi appelée force gravitationnelle, est la force par laquelle une masse en attire une autre 21 Un parachutiste en chute libre. (voir la gure 21). Tous les objets présents dans l’Univers, Ce parachutiste tombe parce qu’il est attiré quelle que soit leur masse ou la matière dont ils sont par la force gravitationnelle de la Terre. faits, exercent une force gravitationnelle. C’est pourquoi on parle de gravitation universelle. Ce phénomène est d’une très grande importance dans l’Univers, car il est à l’origine de la formation des galaxies et des astres tels que les planètes et les étoiles.

LA TERRE ET L’ESPACE 6.1

6.1 La gravitation universelle

DÉFI NITI ON

La gravitation est le phénomène par lequel deux corps s’attirent mutuellement à cause de leur masse. La force gravitationnelle, que l’on nomme aussi gravité, dépend de la masse des corps et de la distance qui les sépare.

LES FACTEURS QUI DÉTERMINENT LA GRAVITÉ Deux facteurs déterminent la gravité : la masse des corps et la distance entre eux. Corps très massif

L’inuence de la masse

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Corps très massif

Corps peu massif

Petite force d’attraction

Corps peu massif FIGURE

La gravité exercée par un corps est d’autant plus grande que ce corps est massif (voir la gure 22). Un corps très massif tel qu’une planète exerce une force gravitationnelle considérable et facilement observable. La Terre, par exemple, a une masse d’environ 6 × 1024 kg (6 000 000 000 000 000 000 000 000 kg). Ainsi, la force gravitationnelle qu’elle exerce est très importante, et les objets sont fortement attirés vers son centre. La gravité nous permet, par exemple, de garder les pieds au sol. Elle explique aussi le fait que des objets lancés en l’air tombent au sol ou que des objets tendent à aller vers le point le plus bas, donc à se rapprocher du centre de la Terre, comme un skieur qui descend une pente.

Grande force d’attraction

22

L’intensité de la force gravitationnelle exercée par le corps de gauche selon sa masse. Dans cette gure, la force gravitationnelle exercée par le corps de gauche sur la pomme est représentée par une èche. La taille de la èche augmente avec l’intensité de la force gravitationnelle. Ainsi, le corps très massif exerce une force gravitationnelle plus grande sur la pomme que le corps peu massif.

Chapitre 6 | Le système solaire

185

FIGURE

LA TERRE ET L’ESPACE 6.1

Des astres moins massifs que la Terre exercent une force gravitationnelle plus petite que celle qui est exercée par la Terre. La Lune, par exemple, est moins massive que la Terre (voir la gure 23). La gravité lunaire est donc moins grande que celle de la Terre. À l’inverse, Jupiter, une planète plus massive que la Terre, exerce une plus grande force gravitationnelle.

23 La Lune a une masse beaucoup plus petite que celle de la Terre. La force gravitationnelle y est donc plus faible.

Bien que tous les corps exercent une force gravitationnelle, la force gravitationnelle exercée par les corps de petite masse est trop faible pour qu’on puisse l’observer. Toutefois, si on leur en laisse le temps, même des particules, qui ont une très petite masse, nissent par se rapprocher les unes des autres sous l’eet de la gravité. C’est ainsi que des molécules de gaz ottant dans l’espace se sont assemblées sur des millions d’années pour former des étoiles.

L’inuence de la distance La gravité exercée par deux corps l’un sur l’autre est plus grande lorsque ces deux corps sont proches l’un de l’autre. Plus la distance entre les corps augmente, plus la force gravitationnelle diminue (voir la gure 24). Ainsi, tous les astres de l’Univers s’attirent mutuellement avec une force plus ou moins grande selon leur masse et la distance qui les sépare. Grande force d’attraction Corps très massif

Petite force d’attraction

FIGURE

Corps très massif

24

L’intensité de la force gravitationnelle exercée par le corps de gauche selon la distance qui le sépare du corps de droite. La force gravitationnelle exercée par le corps de gauche sur la pomme est plus petite lorsqu’il est éloigné de celle-ci.

La masse des planètes est tellement grande que celles-ci n’attirent pas que les objets à leur surface. Leur gravité est si puissante qu’elles attirent aussi des objets situés à de très grandes distances. Ainsi, la Lune est soumise à la gravité terrestre même si elle est située à 380 000 km de la Terre. C’est pourquoi elle demeure « près » de la Terre.

186

La Terre et l’espace

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LA GRAVITÉ ET LE POIDS LA TERRE ET L’ESPACE 6.1

La gravité explique aussi le poids des objets. Le poids que nous ressentons lorsque nous soulevons des objets est l’eet combiné de leur masse et de la force gravitationnelle qui les attire vers le bas.

FIGURE

Sur la Lune, les objets, y compris notre propre corps, sont beaucoup plus légers que sur Terre, parce que la gravité y est plus petite (voir la gure 25). À l’inverse, si nous étions sur une planète où la gravité est plus grande, notre poids serait plus élevé.

25 Le poids d’un objet sur la Lune. Les objets sont plus légers sur la Lune, parce que la force gravitationnelle exercée par la Lune est plus petite que celle exercée par la Terre.

L’ORBITE Si tous les corps s’attirent mutuellement, comment se fait-il alors qu’ils n’entrent pas en collision ? En eet, la majorité des astres présents dans le système solaire se déplacent sans jamais se toucher. Par exemple, la Lune, bien qu’elle soit fortement attirée par la Terre, n’entre pas en collision avec celle-ci. Les astres du système solaire, comme ceux du reste de l’Univers, sont mobiles. Parce qu’ils se déplacent à une certaine vitesse, ils évitent les collisions. La plupart des astres de l’Univers tournent autour d’un autre astre, plus massif qu’eux. On nomme ce mouvement orbite. Le corps qui tourne autour d’un autre est un satellite. La gure 26, à la page suivante, illustre l’orbite de la Lune autour de la Terre. Le mouvement orbital est le résultat du mouvement causé par la gravité (dirigé vers la Terre) et du mouvement de la Lune qui tend à se déplacer en ligne droite. La Lune suit donc une trajectoire située entre ces deux directions qui la fait sans cesse Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Chapitre 6 | Le système solaire

187

LA TERRE ET L’ESPACE 6.1

tourner autour de la Terre. C’est comme si la Lune, attirée par la gravité, tombait en permanence sur la Terre, mais que sa vitesse l’empêchait d’atteindre celle-ci.

Gravité

Mouvement de la Lune

FIGURE

Orbite de la Lune

26 L’orbite de la Lune autour de la Terre. La trajectoire suivie par la Lune autour de la Terre résulte du mouvement de la Lune et de la gravité.

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techno

Les satellites articiels Une multitude de satellites artificiels, lancés par les humains, sont en orbite autour de la Terre. Plusieurs de ces satellites servent à observer la Terre, notamment pour prédire la météo. D’autres servent de relais de communication pour les signaux de radio, de téléphone et de télévision. D’autres encore sont utilisés à des ns de recherche scientique, et ils sont tournés soit vers la Terre, soit vers le reste de l’Univers, comme les télescopes Hubble et Kepler. Depuis 1957, date du lancement par les Soviétiques de Spoutnik, le premier satellite articiel, environ 4000 engins spatiaux ont été placés sur orbite par des fusées. Pour qu’un satellite reste en orbite et ne tombe pas sur la Terre ou qu’il n’aille pas se perdre dans l’immensité de l’espace, les ingénieurs spatiaux doivent calculer avec précision la distance, la direction et la vitesse du satellite. Ils doivent aussi tenir compte des satellites déjà en orbite, car des collisions avec ces derniers pourraient avoir de graves conséquences.

Le télescope spatial Hubble. Ce télescope a été mis en orbite autour de la Terre par la navette spatiale Atlantis en 1990.

Le télescope spatial Kepler. Mis en service en 2009, ce télescope est à la recherche d’exoplanètes, c’est-à-dire des planètes situées à l’extérieur de notre système solaire.

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La Terre et l’espace

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ACTIVITÉS Qu’est-ce que la gravitation ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Quels sont les facteurs qui déterminent l’intensité de la force gravitationnelle ?

3

De quelle façon les deux facteurs nommés à la question 2 ont-ils une inuence sur la force gravitationnelle ?

4

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

LA TERRE ET L’ESPACE 6.1

1

Vrai

Faux

a) La gravité existe partout dans l’Univers. b) Seuls les corps de très grande masse exercent une force gravitationnelle. c) Seuls les corps solides exercent une force gravitationnelle. d) Notre poids est dû à la gravité terrestre. e) La gravité empêche la Lune d’entrer en collision avec la Terre. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

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Chapitre 6 | Le système solaire

189

5

Sur les schémas suivants, représentez par des èches l’intensité de la gravité subie par la capsule spatiale. Tracez une petite èche pour une faible gravité et une grosse èche pour une forte gravité. Indiquez ensuite quel facteur déterminant l’intensité de la gravité explique la taille des èches tracées.

LA TERRE ET L’ESPACE 6.1

a) Planète massive

Planète massive

Facteur déterminant la gravité : b) Planète moins massive

Planète massive

Facteur déterminant la gravité : 6

Un astronaute visite différentes planètes. a) Sur la planète X, il se sent lourd et écrasé. Il a de la difculté à se tenir debout. Trouvez une cause possible à la sensation éprouvée par l’astronaute.

b) Sur la planète Y, le même astronaute se sent très léger. Il est capable de faire des bonds gigantesques et de soulever des objets très massifs. Trouvez une cause possible à ces nouvelles capacités que possède l’astronaute.

190

La Terre et l’espace

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Complétez les phrases suivantes. Dans l’Univers, la majorité des astres sont en

autour d’un astre plus massif.

L’astre le moins massif, que l’on nomme

, est attiré par la

de

l’astre le plus massif. Toutefois, les deux astres n’entrent pas en collision à cause du du satellite. Le satellite suit en effet une trajectoire autour de

qui est le

résultat de son mouvement et de la gravité. 8

Complétez le schéma suivant an d’expliquer l’orbite du satellite autour de la planète.

LA TERRE ET L’ESPACE 6.1

7

Planète

Satellite

9

On s’apprête à placer un nouveau satellite articiel en orbite autour de la Terre. a) Selon vous, qu’arrivera-t-il si, à la suite d’une erreur de calcul, le satellite se déplace à une vitesse trop élevée ?

b) Qu’arrivera-t-il si, au contraire, le satellite articiel se déplace à une vitesse trop lente ?

10

Au sommet du mont Everest, le plus haut sommet de la Terre, un alpiniste est un peu plus léger que lorsqu’il est au niveau de la mer. Pourtant, sa masse est demeurée la même. Expliquez cette légère perte de poids de l’alpiniste lorsqu’il se trouve en haute altitude.

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Chapitre 6 | Le système solaire

191

6.2 L’organisation du système solaire DÉFI NITI ON

LA TERRE ET L’ESPACE 6.2

Le système solaire est constitué d’une étoile, le Soleil, autour de laquelle gravitent huit planètes ainsi qu’un grand nombre d’autres astres de plus faible masse.

Il y a environ cinq milliards d’années, le système solaire n’existait pas encore. À la place, il y avait un gigantesque nuage de gaz et de poussières en forme de disque. Sous l’eet de la gravité, les poussières et les gaz se sont lentement agglomérés pour former d’énormes sphères : le Soleil et les huit planètes qui l’entourent (voir la gure 27). La majeure partie de cette matière, principalement de l’hydrogène, s’est amassée pour former le Soleil. Les restes de gaz et de poussières se sont agglomérés pour former les planètes (voir le tableau 3). Tableau 3 Les planètes du système solaire Planètes telluriques (composées de roches et de métaux)

Planètes géantes gazeuses (composées de gaz)

• Mercure

• Jupiter

• Vénus

• Saturne

• Terre

• Uranus

• Mars

• Neptune

Les planètes et d’autres astres de plus petite masse tournent en suivant une trajectoire orbitale elliptique (ovale) autour du Soleil.

Neptune

Uranus

Saturne Jupiter

Soleil Mars

Mercure

FIGURE

Vénus

192

27

Terre

Le Soleil et les huit planètes formant le système solaire.

La Terre et l’espace

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LES PLANÈTES DU SYSTÈME SOLAIRE

A

Le système solaire compte huit planètes. Pour être considéré comme une planète, un astre doit posséder les trois caractéristiques suivantes :

LA TERRE ET L’ESPACE 6.2

Notre système solaire n’est pas unique dans l’Univers. La galaxie dont nous faisons partie compte des centaines de milliards d’étoiles comme le Soleil. On a aussi découvert des planètes qui tournent en orbite autour de plusieurs de ces étoiles. Sans parler des centaines de milliards d’autres galaxies que renferme l’Univers…

1. être en orbite autour du Soleil ; B

3. avoir fait le vide autour de lui, c’est-à-dire ne plus avoir de corps de taille comparable à la sienne sur une orbite proche, à l’exception de ses propres satellites. Les autres planètes du système solaire sont des mondes fascinants, très diérents de la Terre. Elles ont toutes été observées par des sondes spatiales qui ont fourni de nombreux renseignements à leur sujet (voir la gure 28). Les ches des pages suivantes présentent les principales caractéristiques du Soleil et des huit planètes qui gravitent autour de lui. Le nombre de satellites indiqué dans ces ches est celui qui était connu au début de 2016.

FLA SH

FIGURE

2. avoir une forme à peu près sphérique ;

28

Les sondes spatiales Voyager 1 et New Horizons. A Lancée en 1977, Voyager 1 a permis d’amasser une grande quantité d’images et d’informa­ tions sur les planètes externes du système solaires. B Lancée en 2006, la sonde New Horizons a atteint Pluton en 2015 et nous a fourni de précieux renseigne­ ments sur cette planète naine. Elle poursuit son périple vers les conns du système solaire.

info

D’autres astres du système solaire Le système solaire ne se limite pas au Soleil et aux huit planètes. De nombreux autres astres se déplacent en orbite autour du Soleil et des planètes. Plusieurs planètes sont accompagnées de satel­ lites. Mentionnons aussi le cas de Pluton, qui n’est plus considérée comme une planète depuis 2006. Comme d’autres objets découverts plus récemment, Pluton ne possède pas les caractéristiques d’une planète et fait mainte­ nant partie de la catégo­ rie des planètes naines (voir la figure A). Ainsi, selon leur taille, leur forme ou leur position, on appelle ces objets des « planètes naines », des « objets transnep­ tuniens » (objets qui sont situés plus loin que A B Neptune) ou des « asté­ Pluton, une planète naine. L’astéroïde Ida. roïdes » (voir la gure B).

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Chapitre 6 | Le système solaire

193

Le Soleil LA TERRE ET L’ESPACE 6.2

Le Sole il est une étoile comme il en existe des milliards dans l’Univers. Il est situ é au centre du système solaire et, à lui seul, il représente plus de 99 % de la masse de ce dernier . Le Sole il est une gigantesque boule d’hydrogèn e et d’hélium dans laquelle ont lieu des réaction s nucléaires qui libèrent des quantités énormes d’énergie. Cette énergie se répand dans tout le syst ème solaire sous forme de chaleur et de lumière. L’én ergie produite par le Sole il est essentielle au mai ntien de la vie sur Terre. Le Sole il devrait s’éteindre dan s environ cinq milliards d’années.

Diamètre à l’équateur : 1 377 650

km État de la surface : Gaz incandescen t Période de rotation à l’équateur : 25 jours Température à la surface : 550 0 °C Masse : 333 400 fois la masse de la Terre Température du noyau : 15 000 000 °C Gravité : 27,9 fois la gravité de la Terr e

Mercure

Diamètre à l’équateur : 4880 km de km Distance du Soleil : 57,9 millions Période de révolution : 88 jours Période de rotation : 58,7 jours Masse : 0,06 fois la masse de la Terre

194

La Terre et l’espace

, très semblable Mercure est une planète désertique et trop près du à la Lune. Elle est trop petite hère. L’absence Sole il pour posséder une atmosp la température d’atmosphère explique pourquoi re -173 °C la nuit à la surface de Mercure varie ent sphère explique et 427 °C le jour. L’absence d’atmo couverte d’une aussi pourquoi la planète est objets qui se les multitude de cratères. En effet, s à l’atteindre, dirigent vers Mercure réussissent tou ent avec des gaz car ils ne subissent aucun frottem susceptibles de les détruire.

e Gravité : 0,38 fois la gravité de la Terr État de la surface : Solide 3 °C et 427 °C Température à la surface : Entre -17 un Nombre de satellites connus : Auc

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Vénus ressemble à la Terre par sa taille et par la présence d’une atmosphère. Très dense, cette atmosphère se compose en majorit é de dioxyde de carbone, mais elle contient aussi un peu de diazote, des acides et des traces d’eau. La température sur Vénus est très élevée en raison d’un important effet de serre. Sa surface est rocheuse et elle est surtout constituée de plaines. On y trouve aussi un certain nombre de montagnes et de crat ères. Un océan pourrait avoir existé sur Vénus à une époque où il y faisait moins chaud. Vénus fait sa rotation dans le sens inverse des autres planètes . Sa rotation est dite « rétrograde ». Diamètre à l’équateur : 12 104 km

Distance du Soleil : 108,2 millions de km Période de révolution : 224,7 jour s

Période de rotation : 243 jours

Masse : 0,82 fois la masse de la Terr e

La Terre

Gravité : 0,9 fois la gravité de la Terr

État de la surface : Solide

LA TERRE ET L’ESPACE 6.2

Vénus

e

Température moyenne à la surface : 464 °C Nombre de satellites connus : Auc un

ète bleue » parce La Terre est aussi appelée la « plan u à l’état liquide qu’elle est la seule à avoir de l’ea seule planète du à sa surface. Elle est également la st, entre autres, système solaire à abriter la vie. C’e la vie possible la présence d’eau liquide qui rend tribue aussi de sur la Terre. Son atmosphère con vie (présence différentes façons à favoriser la carbone, couche de dioxygène et de dioxyde de e compte des d’ozone, effet de serre). La Terr millions d’espèces de vivants.

24 Masse : Environ 6 10 kg km 800 12 : eur uat l’éq à re Diamèt 000 000 000 000 000 000 kg) km (6 000 000 de s ion mill ,6 149 : eil Sol du ce Distan État de la surface : Solide et liquide s jour ,25 365 : on luti révo de e Périod : 15 °C Température moyenne à la surface Période de rotation : 24 heures Lune) Nombre de satellites connus : 1 (la

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Chapitre 6 | Le système solaire

195

Mars LA TERRE ET L’ESPACE 6.2

rouge » en raison Mars est surnommée la « planète la présence de de sa couleur qui s’explique par e une mince sèd fer oxydé dans son sol. Elle pos de dioxyde de atmosphère composée surtout Mars a déjà eu carbone. Plus petite que la Terre, : volcanisme, une géologie semblable à celle-ci t liquide y l’éta à séismes, etc. On croit que l’eau s d’années. En était abondante il y a 3,5 milliard l’eau liquide très 2015, on a découvert sur Mars de sions sera d’y salée. L’objectif des prochaines mis ou passées. tes trouver des traces de vie, présen au cours des On prévoit y envoyer des astronautes prochaines décennies.

e Gravité : 0,38 fois la gravité de la Terr Diamètre à l’équateur : 6794 km de km État de la surface : Solide Distance du Soleil : 227,9 millions : -63 °C Température moyenne à la surface Période de révolution : 687 jours obos et Nombre de satellites connus : 2 (Ph Période de rotation : 24,63 heures Deimos) Masse : 0,11 fois la masse de la Terre

Jupiter Jupiter est la plus grosse plan ète du système solaire. Cette géante gazeuse, com posée principalement d’hydrogène et d’hélium , est recouverte de nuages de gaz multicolores qui forment des bandes parallèles. La planète est balayée par des vents soufant entre 150 km/h et 600 km/h. La grande tache orange visible au cen tre de la photo est un gigantesque ouragan dont la taille est deux à trois fois plus grande que celle de la Terre. Cette tache est connue depuis plus de 300 ans.

Diamètre à l’équateur : 139 822 km

Distance du Soleil : 778,4 millions

Période de révolution : 11,87 ans

Période de rotation : 9,93 heures

de km

Masse : 318 fois la masse de la Terr e

196

La Terre et l’espace

Gravité : 2,53 fois la gravité de la Terr

État de la surface : Gazeux

e

Température moyenne à la surface : -148 °C Nombre de satellites connus : 67 (dont Ganymède, Callisto, Io et Europe)

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Saturne est la deuxième plus gran de planète du système solaire. Comme Jupiter, elle est composée principalement d’hydrogène et d’hé lium. Les quatre planètes géantes gazeuses possèdent des anneaux formés de débris rocheux et de glace qui s’étendent sur de très grandes dist ances, mais seuls les anneaux de Saturne sont visibles depuis la Terre.

Diamètre à l’équateur : 116 434 km (sans les anneaux) Distance du Soleil : 1427 millions de km Période de révolution : 29,46 ans Période de rotation : 10,66 heures

Uranus

Masse : 1,07 fois la masse de la Terr e Gravité : 0,92 fois la gravité de la Terr

État de la surface : Gazeux

LA TERRE ET L’ESPACE 6.2

Saturne

e

Température moyenne à la surface

: -178 °C Nombre de satellites connus : 62 (don t Titan)

us, Mars, Jupiter À la différence de Mercure, Vén ble à l’œil nu, et Saturne, Uranus n’est pas visi e. C’est donc car elle est trop éloignée de la Terr été découverte à l’aide d’un télescope qu’elle a Cette géante el. sch en 1781 par William Her cipalement prin gazeuse est composée elle aussi peu de méthane d’hydrogène et d’hélium, avec un Son axe de qui lui donne sa couleur bleutée. le de 98 °. Cette rotation est incliné selon un ang de variations forte inclinaison est responsable on à l’autre. climatiques considérables d’une sais

Diamètre à l’équateur : 50 724 km km Distance du Soleil : 2871 millions de Période de révolution : 84 ans Période de rotation : 17,24 heures

e Gravité : 0,91 fois la gravité de la Terr État de la surface : Gazeux : -216 °C Température moyenne à la surface Nombre de satellites connus : 27

Masse : 14,5 fois la masse de la Terre

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Chapitre 6 | Le système solaire

197

Neptune LA TERRE ET L’ESPACE 6.2

système solaire. Neptune est la dernière planète du celle d’Uranus, Sa couleur bleue est due, comme atmosphère. à la présence de méthane dans son à la grande Les taches sombres, semblables ssent parfois arai tache orange de Jupiter, qui app nt la présence à la surface de Neptune indique vents pouvant d’ouragans accompagnés de nce de Neptune dépasser les 2000 km/h. L’existe que la planète nt fut d’abord déduite par calcul ava t constaté des ne soit observée. On avait en effe s causées par la perturbations de l’orbite d’Uranu ité. Neptune a gravité d’un objet massif à proxim à l’aide d’un fois été observée pour la première télescope en 1846. e Gravité : 1,13 fois la gravité de la Terr Diamètre à l’équateur : 49 244 km État de la surface : Gazeux de km Distance du Soleil : 4498 millions : -214 °C Température moyenne à la surface Période de révolution : 164,8 ans Nombre de satellites connus : 14 Période de rotation : 16,11 heures Masse : 17,2 fois la masse de la Terre

ACTIVITÉS 1

Décrivez en quelques mots le système solaire.

2

Répondez aux questions suivantes. a) Comment se nomme la force qui a permis à la matière de s’amasser pour former le système solaire ?

b) Quel est l’âge du système solaire ?

c) D’où provient l’énorme quantité d’énergie émise par le Soleil ?

d) Dans combien de temps le Soleil devrait-il s’éteindre ?

198

La Terre et l’espace

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a) Nommez les planètes géantes gazeuses.

b) Nommez les planètes telluriques.

4

5

Associez chaque caractéristique à la planète correspondante. a) Elle possède une atmosphère dense et très chaude.

1) Saturne

b) Elle abrite la vie.

2) Vénus

c) Ses anneaux sont visibles de la Terre.

3) Jupiter

d) C’est la planète la plus massive.

4) Neptune

e) C’est la planète la plus éloignée du Soleil.

5) Mercure

f) On y trouve du fer oxydé.

6) Uranus

g) Les variations de température y sont extrêmes.

7) Terre

h) Son axe de rotation est incliné à 98°.

8) Mars

LA TERRE ET L’ESPACE 6.2

3

Complétez ci-dessous le tableau des caractéristiques des planètes du système solaire.

Planète

Distance du Soleil (millions de km)

Diamètre à l’équateur (km)

Période de révolution

Période de rotation

Température moyenne à la surface (°C)

Mercure Vénus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune

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Chapitre 6 | Le système solaire

199

6

De quelle planète du système solaire s’agit-il ? a) On la nomme la « planète bleue ».

LA TERRE ET L’ESPACE 6.2

b) On la nomme la « planète rouge ». c) Elle est la seule planète à ne pas avoir d’atmosphère. d) Sa rotation très lente se fait en 243 jours. e) Elle connaît des saisons extrêmes à cause de son inclinaison. f) Elle possède de l’eau à l’état liquide. g) Elle possède le plus grand nombre de satellites. h) Elle est entourée d’une mince atmosphère composée de dioxyde de carbone. i) Son atmosphère est acide. j) C’est la plus petite des planètes géantes gazeuses. 7

a) Classez les planètes par ordre, de la plus proche à la plus éloignée du Soleil.

b) Classez les planètes par ordre croissant de taille.

8

a) Comment nomme-t-on les astres qui ne possèdent pas les caractéristiques d’une planète ?

b) Comment nomme-t-on les astres tournant en orbite autour des planètes ?

9

Qui suis-je ? a) Je contiens plus de 99 % de la masse totale du système solaire. b) Je suis le nom donné aux planètes solides. c) L’énergie que j’émets se répand dans tout le système solaire. d) Je suis le nom donné à certains astres qui ne possèdent pas toutes les caractéristiques d’une planète. Pluton est un de ces astres. e) Des vents de 2000 km/h soufent à ma surface. f) Les planètes géantes en sont principalement constituées. g) Mars en possède deux, la Terre en a un et Vénus, aucun. h) Les quatre planètes à proximité du Soleil en sont composées. i) Ma période de révolution est la plus courte de toutes les planètes.

200

La Terre et l’espace

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10

Remplissez la grille de mots à l’aide des dénitions suivantes.

1. Première planète découverte à l’aide du télescope. 2. Jusqu’en 2006, j’étais considérée comme une planète. 3. Planète dont la rotation se fait dans le sens contraire des autres planètes. 4. Planète très semblable à la Lune. 5. Liquide essentiel à la vie, présent à la surface d’une seule planète, la Terre.

LA TERRE ET L’ESPACE 6.2

Horizontalement

6. Il compte des milliards de galaxies. 7. Principal constituant des planètes géantes gazeuses. 8. Planète qui possède un seul satellite. Verticalement 9. Nombre de planètes du système solaire. 10. Planète dont l’existence a été déduite avant son observation directe au télescope. 11. On observe un énorme ouragan à sa surface depuis plus de trois siècles. 12. Gaz essentiel à la vie, présent uniquement sur Terre. 13. Satellite de la Terre. 14. Étoile du système solaire. 15. Planète sur laquelle on prévoit envoyer bientôt des astronautes. 12 10 1 13 2 11

3

4

5 14 6

15

9 72 8

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Chapitre 6 | Le système solaire

201

POUR FAIRE LE POINT

POUR FAIRE LE POINT

202

1

Le système solaire se limite-t-il aux huit planètes et au Soleil ?

2

Parmi les planètes du système solaire, y en a-t-il une autre que la Terre qui est habitable ? Expliquez votre réponse.

3

Si nous devions établir une colonie d’êtres humains dans des habitations à température contrôlée et approvisionnées en dioxygène, quelle serait, selon vous, la planète idéale du système solaire pour l’accueillir ? Expliquez votre réponse en parlant de la distance du Soleil, de la température et de la période de rotation de la planète.

4

Sur quelle planète du système solaire seriez-vous capable de soulever les objets les plus massifs ? Expliquez votre réponse.

La Terre et l’espace

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6.3 Les aurores polaires LA TERRE ET L’ESPACE 6.3

Parfois, dans le ciel nocturne, loin des lumières de la ville, on peut apercevoir de magniques voiles lumineux prenant différentes couleurs. On appelle ce phénomène aurore polaire. Les aurores polaires peuvent apparaître partout sur la Terre, mais elles sont plus intenses près des pôles, d’où leur nom. Elles portent le nom d’« aurores boréales » dans l’hémisphère Nord et celui d’« aurores australes » dans l’hémisphère Sud (voir la gure 29). DÉFI NITI ON

Comment se forment ces mystérieuses aurores ? Bien qu’on les observe la nuit, c’est le Soleil qui en est responsable. En eet, le Soleil émet continuellement de minuscules particules dans toutes les directions. Ces particules, qui sont des constituants des atomes, voyagent dans l’Univers à une très grande vitesse (environ 400 km/s). On appelle ce ux de particules en provenance du Soleil le vent solaire. L’intensité du vent solaire varie selon l’activité du Soleil et la puissance des éruptions qui ont lieu à sa surface. Ce vent atteint la Terre après un trajet de 150 millions de kilomètres parcouru en quatre jours.

FIGURE

Une aurore polaire est une formation lumineuse causée par la rencontre des particules du vent solaire avec les gaz de la ther­ mosphère. Les aurores polaires sont observées plus souvent près des pôles, car le champ magnétique terrestre y est plus intense.

29

Une aurore boréale en Alaska.

Les particules du vent solaire, si elles atteignaient la surface de la Terre, pourraient nuire à la santé des êtres vivants. Heureusement pour nous, le champ magnétique ainsi que l’atmosphère terrestre nous protègent contre elles. Les particules du vent solaire sont chargées électriquement. Le champ magnétique terrestre, qui agit comme un aimant, fait dévier ces particules vers les pôles, où il est plus intense (voir la gure 30, à la page suivante). En entrant dans l’atmosphère, les particules du vent solaire transfèrent leur énergie aux molécules de gaz de la thermosphère. Le gaz émet alors une douce lumière colorée

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Chapitre 6 | Le système solaire

203

LA TERRE ET L’ESPACE 6.3 FIGURE

Soleil

30

Particules de vent solaire déviées vers les pôles par le champ magnétique terrestre

Lignes de champ magnétique

Terre

Le champ magnétique terrestre fait dévier les particules du vent solaire vers les pôles.

FIGURE

inoensive : l’aurore polaire (voir la gure 31). Chaque gaz émet une couleur particulière. Les deux principaux gaz présents dans le phénomène des aurores polaires sont le diazote et le dioxygène. Le diazote émet principalement de la lumière bleue alors que le dioxygène diuse une couleur vert-jaune, parfois rouge. Toutes ces couleurs se combinent dans le ciel pour donner une variété de teintes.

31

Une aurore polaire terrestre observée depuis la navette spatiale Discovery.

FLA SH

Les aurores polaires ne se produisent pas uniquement sur la Terre. Elles peuvent survenir sur toutes les planètes dotées d’une atmosphère et d’un champ magnétique.

info

Des aurores polaires extraterrestres Les aurores polaires sont causées par l’interaction entre le vent solaire et l’atmosphère d’une planète. Elles sont courantes sur la Terre, mais elles se produisent aussi sur plusieurs autres planètes. Sur Vénus, dont le champ magnétique est faible, les aurores sont diffuses et peuvent avoir lieu à peu près n’importe où. Sur les planètes qui possèdent un champ magnétique, les aurores polaires se concentrent près des pôles. Elles peuvent également être ampliées par la Une aurore australe sur Saturne. présence des satellites de la planète. Jupiter et Saturne, qui possèdent toutes deux une atmosphère et un champ magnétique, sont le théâtre d’aurores polaires spectaculaires. Des sondes spatiales ont également détecté des aurores polaires sur Mars, Uranus et Neptune.

204

La Terre et l’espace

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ACTIVITÉS Qu’est-ce qu’une aurore polaire ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Dans quelle couche de l’atmosphère les aurores polaires ont-elles lieu ?

3

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

LA TERRE ET L’ESPACE 6.3

1

Énoncé

Vrai

Faux

a) Les aurores polaires sont causées par la lumière du Soleil. b) Les aurores polaires constituent un danger pour les êtres vivants. c) Les aurores polaires peuvent avoir lieu partout sur la Terre. d) Les aurores polaires sont visibles la nuit seulement. e) La fréquence des aurores polaires dépend de l’activité solaire. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

4

Indiquez la ou les conditions nécessaires pour qu’une aurore polaire se produise sur une planète. Encerclez votre réponse. a) La planète doit posséder une atmosphère. b) La planète doit posséder un champ magnétique. c) La planète doit posséder plusieurs satellites. d) La planète doit posséder une atmosphère et un champ magnétique. e) La planète doit posséder un champ magnétique et plusieurs satellites. f) La planète doit posséder une atmosphère, un champ magnétique et plusieurs satellites.

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Chapitre 6 | Le système solaire

205

LA TERRE ET L’ESPACE 6.4

5

Dans la liste de mots suivante, choisissez les termes appropriés pour compléter le texte ci-dessous. • équateur

• noyau terrestre

• pôles

• troposphère

• surface

• vent solaire

Les particules du

• thermosphère

, chargées électriquement, sont déviées vers les

par le champ magnétique terrestre. Elles transfèrent leur énergie aux gaz de la qui émettent alors une lumière colorée. 6

Indiquez dans quelles régions les aurores sont les plus intenses et expliquez pourquoi.

7

Indiquez la source de la lumière émise au cours d’une aurore polaire.

6.4 Les comètes Depuis l’Antiquité, on rapporte l’observation de comètes dans le ciel : des astres étranges, accompagnés d’une longue traînée lumineuse. Ces événements plutôt rares ont fasciné les humains, qui les ont souvent considérés comme de mauvais présages. DÉFI NITI ON

Une comète est un astre de petite dimension dont le noyau est constitué de glace, de poussières et de gaz à l’état solide. Lorsque la comète s’approche du Soleil, les gaz et les poussières libérés forment une chevelure autour du noyau ainsi que deux queues poussées par le vent solaire.

206

La Terre et l’espace

On dit des comètes qu’elles ressemblent à de grosses boules de neige sale. Leur noyau est formé principalement de glace et de diérents gaz (monoxyde et dioxyde de carbone, méthane, etc.) qui sont à l’état solide en raison des très basses températures qui règnent à grande distance du Soleil (environ –260 °C). Une grande portion du noyau est aussi constituée de poussières et de particules rocheuses. Les comètes sont des astres relativement petits puisque le diamètre de leur noyau varie de quelques centaines de mètres à une quinzaine de kilomètres. Les comètes proviennent, pour la plupart, de deux régions situées à la périphérie de notre système solaire, la ceinture de Kuiper et le nuage d’Oort (voir la gure 32, à la page suivante), où se trouverait un très grand nombre de ces objets glacés. Les comètes tournent en orbite autour du Soleil. Leur période de révolution est très variable, allant de quelques années à plusieurs milliers d’années. De temps Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Lorsqu’il se rapproche du Soleil, le noyau de la comète se réchaue et les gaz qu’il contient se subliment, c’est-à-dire qu’ils passent directement de l’état solide à l’état gazeux, entraînant avec eux des poussières. Il se forme alors autour du noyau un brouillard que l’on nomme chevelure. Son diamètre varie de 50 000 à 250 000 km.

LA TERRE ET L’ESPACE 6.4

à autre, un de ces objets glacés est dévié de sa trajectoire et attiré par la gravité du Soleil. Il se dirige alors vers celui-ci en suivant une trajectoire orbitale elliptique très allongée.

Orbite de Neptune Ceinture de Kuiper

Nuage d’Oort

FIGURE

Lorsqu’une comète s’approche du Soleil, les gaz et les poussières qui s’en détachent sont soués par le vent solaire (voir la sec32 La ceinture de Kuiper et le nuage d’Oort entourant tion 6.3, p. 203). Ils forment ainsi deux lon- le système solaire. La ceinture du Kuiper se situe à environ gues traînées appelées queues, qui 7 milliards de kilomètres du Soleil. Le nuage d’Oort s’étendent sur 30 à 80 millions de kilomètres s’étendrait jusqu’à 15 000 milliards de kilomètres du Soleil. environ. Une des queues est formée de gaz et a une couleur bleutée. L’autre queue est composée de poussières. Sa couleur est blanche-jaunâtre (voir la gure 33). Puisque c’est le vent solaire qui produit les queues, celles-ci se trouvent toujours dans la direction opposée au Soleil. Ainsi, elles sont derrière le noyau et Queues la chevelure lorsque la comète s’approche du Soleil et devant lorsque celle-ci s’en éloigne (voir la gure 34). Noyau Comme les planètes et les satellites, les comètes n’émettent pas leur propre lumière, mais rééchissent celle du Soleil. C’est ce qui nous permet de les observer de la Terre à certains moments.

FIGURE

Chevelure

33

FIGURE

La comète Hale-Bopp, photographiée en 1997. La période orbitale de la comète Hale-Bopp, qui avait été jusque-là de 4200 ans, a été modiée par la gravité de Jupiter lors de son passage près de cette planète en 1996, de sorte qu’elle devrait revenir près de la Terre dans 2400 ans environ, soit vers l’an 4400 !

34

Une comète en orbite elliptique autour du Soleil. L’image montre la position des queues par rapport au Soleil. Le noyau de la comète est dissimulé par la chevelure. Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Chapitre 6 | Le système solaire

207

FLA SH

histoire

LA TERRE ET L’ESPACE 6.4

La sonde Rosetta Lancée en 2004, la sonde spatiale Rosetta avait pour destination la comète 67p/TchourioumovGuérassimenko. L’objectif de cette mission était d’étudier de près une comète pour mieux comprendre le processus de formation de notre système solaire. Bien que cette mission était la sixième destinée à l’étude d’une comète, c’était la première fois qu’une sonde se plaçait en orbite autour d’une comète pour ensuite envoyer un petit atterrisseur à la surface de son noyau. Avec un diamètre d’environ 6,5 km et une gravité presque nulle (1/100 000e La comète 67p/Tchourioumov-Guérassimenko. de la gravité terrestre), se poser sur cette comète représentait un dé de taille. En effet, le petit atterrisseur Philae, dont la masse est de 100 kg (l’équivalent d’un gramme à la surface de la comète), risquait de rebondir pour ensuite aller se perdre dans l’espace. Le 12 novembre 2014, après avoir connu quelques difcultés, Philae se pose, puis s’immobilise sur la comète. Dans leur collecte d’information, les instruments scientiques de Rosetta et de Philae ont détecté de l’eau, du dioxyde de carbone et de nombreux gaz dans la composition de la comète.

ACTIVITÉS 1

Qu’est-ce qu’une comète ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

Vrai

Faux

a) Les comètes s’entourent de gaz à l’approche du Soleil. b) Comme les planètes, les comètes ont des orbites presque circulaires. c) Les comètes émettent de la lumière. d) Les comètes traînent toujours deux queues derrière elles. e) Les comètes proviennent de régions en périphérie du système solaire.

208

La Terre et l’espace

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LA TERRE ET L’ESPACE 6.4

Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

3

Identiez les principales parties d’une comète sur le schéma suivant.

4

Le schéma suivant représente l’orbite d’une comète autour du Soleil. Complétez-le en dessinant les queues de la comète pour chacune de ses positions.

Soleil

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Chapitre 6 | Le système solaire

209

5

Complétez le tableau suivant en indiquant la composition et les dimensions des différentes parties d’une comète.

LA TERRE ET L’ESPACE 6.5

Partie de la comète

Composition

Dimension

Noyau

Chevelure

Queues

6

Les comètes n’ont ni queue ni chevelure lorsqu’elles sont loin du Soleil. Expliquez pourquoi.

6.5 Les météorites et les impacts météoritiques Peut-être avez-vous déjà observé une étoile lante et fait un vœu en la voyant. Bien qu’elles orent un joli spectacle nocturne, les étoiles lantes ne sont pas, à proprement parler, des étoiles. Elles sont en fait de petits débris provenant de l’espace.

FIGURE

À chaque instant, des poussières et des débris rocheux ou métalliques en suspension dans l’espace pénètrent l’atmosphère terrestre à très grande vitesse. On estime qu’il en tombe chaque jour entre 5 et 300 tonnes (1 tonne = 1000 kg) sur notre planète.

35

Un météore, aussi appelé « étoile lante ».

210

La Terre et l’espace

La plupart de ces débris n’atteignent pas le sol, ils se désintègrent par frottement avec les molécules de gaz présentes dans l’atmosphère. La chaleur produite lors de leur désintégration est si importante que la matière qui constitue ces débris s’illumine en même temps que l’air autour d’elle. Comme les débris voyagent rapidement, ils laissent derrière eux une traînée lumineuse. C’est ce qu’on appelle un météore ou une étoile lante (voir la gure 35). Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

FLA SH

histoire

À certains moments de l’année, il est possible d’observer ce qu’on appelle une pluie d’étoiles lantes. Les Perséides sont visibles au mois d’août, et les Léonides au mois de novembre. On les nomme ainsi à cause de la constellation d’où les météores semblent provenir (constellation de Persée pour les Perséides et du Lion pour les Léonides). Les pluies d’étoiles lantes surviennent lorsque la Terre traverse une traînée de débris laissée par une comète durant l’un de ses derniers passages. Ainsi, les Perséides sont des météores provenant des débris de la comète Swift-Tuttle qui a une période de révolution de 130 ans et dont le dernier passage remonte à 1992. Dans le cas des Léonides, il s’agit de débris provenant de la comète Tempel-Tuttle dont la période de révolution est de 33 ans.

LA TERRE ET L’ESPACE 6.5

Les pluies d’étoiles lantes

Une pluie d’étoiles lantes photographiée durant la période des Léonides.

Il arrive parfois que des objets ne se désintègrent pas complètement pendant leur traversée de l’atmosphère et qu’ils atteignent le sol. On les appelle alors des météorites. Même si le frottement de l’air les ralentit, ils se déplacent à une vitesse susamment grande pour pouvoir causer des dommages plus ou moins sérieux selon leur taille. Les météorites de grande taille creusent un trou nommé cratère au moment de leur impact avec le sol. On utilise parfois le terme astroblème pour désigner un cratère d’impact météoritique. Heureusement pour nous, les impacts avec des météorites de grande taille sont rares sur notre planète. Selon certains scientiques, la chute d’une météorite d’environ 10 km de diamètre au Mexique, il y a 65 millions d’années, aurait causé l’extinction des dinosaures. Un tel impact, s’il avait lieu aujourd’hui, aurait des conséquences catastrophiques pour les êtres vivants. Le tableau 4, à la page suivante, présente une estimation de la fréquence des impacts météoritiques selon la taille des météorites. Le tableau 5, à la page suivante, énumère quelques cratères d’impact météoritique sur la Terre et ailleurs dans le système solaire. DÉFI NITI ON

On appelle impact météoritique la rencontre d’une météorite avec la surface de la Terre. Un impact météoritique laisse sur la surface terrestre une cicatrice nommée cratère d’impact ou astroblème.

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Chapitre 6 | Le système solaire

211

Tableau 4 Estimation de la fréquence des impacts météoritiques selon la taille des météorites LA TERRE ET L’ESPACE 6.5

Taille de la météorite

Fréquence des impacts

1 mm

Environ toutes les 30 secondes.

1m

Environ tous les ans.

10 m

Environ tous les 100 ans.

100 m

Environ tous les 10 000 ans.

10 km

Environ tous les 100 millions d’années.

Tableau 5 Des cratères d’impact météoritique importants

212

Nom du cratère

Lieu

Diamètre du cratère (km)

Réservoir Manicouagan

Rivière aux Outardes (Nord du Québec)

72

Cratère des Pingualuit

Rivière-Koksoak (Nord du Québec)

Cratère Barringer

Arizona (États-Unis)

Cratère d’Aorounga

Tchad (Afrique)

12,6

Copernic

Oceanus Procellarum (Lune)

93

3800

Sans nom

Hephaestus Fossae (Mars)

20

Non mesurée.

La Terre et l’espace

Profondeur (m)

Moment de l’impact

73

Il y a environ 214 millions d’années.

3,44

252

Il y a environ 1,4 million d’années.

1,3

190

Il y a environ 50 000 ans.

Non déterminée (cratère enseveli).

Il y a environ 345 millions d’années.

Il y a environ 800 millions d’années.

Inconnu.

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On compte une dizaine de cratères d’impact de grande taille au Québec (voir la gure 36), et plus de 200 sur la Terre. Plusieurs de ces cratères sont diciles à détecter, car, avec le temps, l’érosion et la sédimentation les ont en partie eacés.

Cratère des Pingualuit (1,4 Ma)

Lac La Moinerie (400 Ma)

On trouve des cratères d’impact sur tous les astres solides de notre système solaire. La Lune et Mercure, par exemple, en sont couverts. Comme ces deux astres sont privés d’atmosphère, les plus petites météorites ne peuvent être désintégrées. De plus, aucune érosion par l’eau ou par le vent ne vient y eacer les traces des impacts météoritiques (voir la fi­ gure 37).

Lac à l’Eau Claire (290 Ma)

Réservoir Manicouagan (214 Ma) Île Rouleau (< 300 Ma)

FIGURE

Cratère de Charlevoix (365 Ma)

FIGURE

A

37

LA TERRE ET L’ESPACE 6.5

Lac Couture (425 Ma)

36

Légende Cratère d’impact météoritique Ma Unité de mesure qui désigne des millions d’années.

Les principaux cratères d’impact météoritique au Québec.

B

La surface de la Lune

A

et celle de Mercure

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B

sont recouvertes de cratères d’impact météoritique.

Chapitre 6 | Le système solaire

213

LA TERRE ET L’ESPACE 6.5

ACTIVITÉS 1

Qu’est-ce qu’un impact météoritique ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

Vrai

Faux

a) Les météores ou étoiles lantes ne surviennent que la nuit. b) L’atmosphère terrestre nous protège des impacts météoritiques. c) Tous les débris provenant de l’espace qui se dirigent vers la Terre creusent des cratères d’impact météoritique. d) On trouve des cratères d’impact sur d’autres astres que la Terre. e) Le temps et les phénomènes géologiques peuvent effacer les traces des impacts météoritiques. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

3

Expliquez le phénomène des étoiles lantes.

4

On estime qu’il tombe chaque jour sur la Terre entre 5 et 300 tonnes de débris provenant de l’espace. a) De quoi sont composés ces débris d’origine extraterrestre ?

b) Expliquez pourquoi la plupart de ces débris ne causent pas de cratères d’impact à la surface de la Terre.

214

La Terre et l’espace

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Nommez deux cratères importants sur le territoire québécois.

6

Qu’est-ce qui a probablement causé la disparition des dinosaures il y a 65 millions d’années ?

7

Sur les deux photographies satellites suivantes, encerclez les traces laissées par des impacts météoritiques.

Cratère des Pingualuit.

POUR FAIRE LE POINT

5

Réservoir Manicouagan.

POUR FAIRE LE POINT 1

Les impacts météoritiques sont plus fréquents sur Jupiter que sur les autres planètes du système solaire. En 1994, Jupiter a subi les impacts de la comète Shoemaker-Lévy9. L’impact de chaque fragment de la comète avec la surface de Jupiter a dégagé une énergie supérieure à celle de plusieurs bombes atomiques. Quelles sont les raisons qui peuvent expliquer les bombardements de météorites plus intenses sur Jupiter ? La chute des fragments de la comète Shoemaker-Lévy9 a laissé à la surface de Jupiter des traces d’impact (les taches noires à droite sur la photo) qui ont été visibles pendant plusieurs jours.

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Chapitre 6 | Le système solaire

215

POUR FAIRE LE POINT

2

Le tableau suivant présente des phénomènes astronomiques tels qu’ils pourraient être observés sur une autre planète que la Terre. Indiquez pourquoi le phénomène se présente de façon diffé­ rente sur cette planète en cochant la case appropriée.

Phénomène astronomique

Planète sans atmosphère

Planète sans surface solide

Planète sans champ magnétique

Planète éloignée du Soleil

a) Un météore est observé dans le ciel. Il ne laisse aucune traînée lumineuse. b) Une comète est observée dans le ciel. Elle ne possède ni queue ni chevelure. c) L’impact d’une météorite ne laisse aucun cratère à la surface de la planète. d) Une aurore est observée dans le ciel, mais elle est diffuse et n’est pas concentrée aux pôles.

3

Les comètes, les météores et les aurores polaires sont des phénomènes astronomiques lumineux impliquant des objets voyageant dans l’espace. Pour chacun de ces phénomènes, indiquez la taille des objets en cause, leur provenance dans le système solaire ainsi que la source de la lumière qui permet de les observer.

Phénomène

Taille des objets

Provenance des objets

Source de la lumière observée

Comètes

Météores

Aurores polaires

216

La Terre et l’espace

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Chapitre 7 Les systèmes SOMMAIRE

technologiques



218

Chapitre 8 Les forces et les mouvements  253

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE

217

Un objet technique peut être simple, c’està-dire qu’il peut être composé de quelques pièces. Par exemple, un marteau est un objet simple fait d’une tête métallique assemblée à un manche de bois. Certains objets techniques sont beaucoup plus complexes et comprennent plusieurs pièces interdépendantes. C’est le cas des appareils photos numériques qui équipent les téléphones intelligents. Ces derniers comportent une multitude de pièces qui permettent de prendre des photos, de faire de la vidéo, etc. On parle alors d’un système technologique. Pourriez-vous nommer quelques composantes d’un appareil photo numérique et décrire leurs fonctions ?

218

SOMMAIRE

CHAPITRE

ES LES SYS TÈ ME S T ECHNO LOGIQU Rappel ......................................................................................... 219 7.1 7.2 7.3

La gamme de fabrication ....................... 221 Les systèmes technologiques ............. 228 Les composantes d’un système technologique .............. 237

Pour faire le point............................................................. 243

RAPPEL

Tableau A La dénition des matières premières, des matériaux et du matériel utilisés pour fabriquer un serre-joint Dénition

Matière première

RAPPEL

Les matières premières, les matériaux et le matériel

Exemples se rapportant à un serre-joint

Substance d’origine naturelle qui doit être transformée pour être utilisée dans la fabrication d’objets.

• Minerai de fer

Matériau

Substance provenant de la transformation d’une matière première et entrant dans la fabrication des objets.

• Acier

Matériel

Outillage et équipement nécessaires à la fabrication d’un objet.

• Matrice

• Graphite (carbone)

• Presse à forger • Fileteuse • Taraudeuse

Le cahier des charges

FIGURE

Le cahier des charges est un document qui dénit la fonction d’un objet technique ainsi que l’ensemble des contraintes liées à sa conception, à sa fabrication et à son utilisation (voir la gure R1).

R1

Le diagramme du cahier des charges se rapportant à la fabrication d’un serre-joint.

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

219

RAPPEL RAPPEL

Le schéma de principe Tableau B La dénition et les éléments du schéma de principe Dénition

Éléments du schéma de principe

Représentation simpliée d’un objet technique servant à expliquer son fonctionnement.

1. La représentation simpliée et le nom des pièces qui entrent en jeu dans le fonctionnement de l’objet technique.

Vue de face

Mors xe

2. La ou les forces d’action qui permettent à l’objet de fonctionner (voir l’outil 2, Utiliser les symboles normalisés, p. 296). 3. Les mouvements des pièces qui sont engendrés par ces forces (symboles normalisés). 4. Les guidages et les liaisons utiles à la compréhension du fonctionnement de l’objet.

Mors mobile à rotule Vis de serrage Écrou Monture Levier de serrage

Vue de dessous

Le schéma de principe d’un serre-joint.

Le schéma de construction Tableau C La dénition et les éléments du schéma de construction Éléments du schéma de construction

Dénition Représentation graphique qui explique la construction des différentes pièces d’un objet technique ainsi que les liaisons et les guidages entre celles-ci.

1. Les pièces ou un ensemble de pièces formant l’objet technique.

Le mors mobile est serti (le métal est déformé) sur la rotule.

2. Les noms des pièces. 3. Les matériaux. 4. Les organes de liaison ou de guidage, si nécessaire. 5. Les dimensions des pièces, si nécessaire.

220

Monture (forme en H pour résister à la exion)

L’univers technologique

Diamètre de l’ouverture de la glissière : 7 mm

Légende des matériaux Métal Les schémas de construction de trois pièces d’un serre-joint.

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On conçoit constamment de nouveaux objets pour répondre à des besoins précis. Dans leur travail, les concepteurs doivent tenir compte de certaines contraintes. Après avoir vérié que l’objet conçu répond aux attentes formulées, le dessinateur prépare des plans précis an de pouvoir construire plusieurs objets identiques. De la conception, on passe alors à la production.

FIGURE

Un artisan souhaitant fabriquer une planche à roulettes peut élaborer un plan plus ou moins précis, car il a en tête le produit nal qu’il veut obtenir (voir la gure 1). Il fabriquera ensuite une ou plusieurs planches à roulettes semblables entre elles, mais qui ne seront pas nécessairement identiques. Parfois, il arrive qu’on veuille produire des objets en série, c’est-à-dire produire un grand nombre d’objets identiques. Il faut alors suivre les étapes d’une recette pour fabriquer chacune des pièces constituant l’objet de manière qu’elles soient toutes identiques au modèle. Cette recette s’appelle une gamme de fabrication. Il y aura autant de gammes de fabrication pour un objet que cet objet comporte de pièces. Il arrive aussi qu’on établisse une gamme de fabrication pour réaliser le sous-ensemble d’un objet technique comprenant plusieurs pièces. 1

3

2

4

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.1

7.1 La gamme de fabrication

1 Quelques étapes de la fabrication d’une planche à roulettes.

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

221

DÉFI NITI ON

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.1

La gamme de fabrication est un document qui fournit toute l’information technique nécessaire à la fabrication d’une pièce ou d’un ensemble de pièces d’un objet technique.

Une fois les pièces de l’objet fabriquées, on utilise une gamme d’assemblage, aussi appelée « gamme de montage », pour com­ pléter le travail. La gamme d’assemblage décrit les étapes à suivre pour l’assemblage des diérentes pièces de l’objet et, si nécessaire, pour sa nition.

L’INFORMATION CONTENUE DANS UNE GAMME DE FABRICATION L’information contenue dans une gamme de fabrication peut porter sur les matériaux nécessaires, les dimensions de l’objet, le matériel à utiliser, le nombre de pièces identiques à produire, le temps d’exécution de chacune des phases, etc.

FIGURE

La gure 2 montre une maison d’oiseau et son dessin d’ensemble sous forme de vue éclatée. Le dessin d’ensemble permet de dis­ tinguer chacune des pièces qui composent la maison.

2 Une maison d’oiseau et son dessin d’ensemble sous forme de vue éclatée. La gure 3, à la page suivante, présente une partie de la gamme de fabrication des deux côtés de la maison d’oiseau.

222

L’univers technologique

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Objet dont la pièce fait partie.

Dessin ou photo de la pièce à fabriquer. Ce dessin porte le numéro 1. L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.1

Nom de la pièce à fabriquer.

La gamme de fabrication des côtés de la maison d’oiseau ne comporte qu’une feuille.

GAMME DE FABRICATION ÉLÉMENT : Côté

DESSIN DE LA PIÈCE

ENSEMBLE : Maison d’oiseau GAMME : No 1

FEUILLE : 1 de 1

DESSIN : No 1

REPÈRE : A

NOMBRE : 2

MATÉRIAU : contreplaqué extérieur de 13 mm (1/2 po) d’épaisseur

No

PHASE OU OPÉRATION

10

MESURAGE ET TRAÇAGE

- Équerre

11

Mesurer et tracer un rectangle de 150 mm sur 210 mm sur la feuille de contreplaqué.

- Règle

FIGURE

Numéro de la phase ou de l’opération à réaliser.

Nombre de pièces identiques à fabriquer.

CROQUIS OU PHOTO

MACHINE-OUTIL OU OUTILLAGE

- Crayon

Repère permettant de retrouver la pièce dans le dessin d’ensemble.

Dessin ou photo illustrant l’opération.

Outils nécessaires pour la réalisation de la phase.

3 Une partie d’une gamme de fabrication et l’information qu’on y trouve.

LES PHASES DE FABRICATION D’UN OBJET TECHNIQUE La fabrication d’un objet technique peut comporter plusieurs phases : le mesurage et le traçage, le sciage, le coupage, le perçage, le ponçage (sablage), la nition, etc. (voir l’outil 3, Utiliser divers outils technologiques, p. 297). Dans la gamme de fabrication, ces phases sont numérotées 10, 20, 30 et ainsi de suite, dans l’ordre de leur réalisation. Les phases englobent aussi un certain nombre d’opérations. Ces opérations sont alors numérotées 11, 12, 13, etc. La gure 4, à la page suivante, présente la gamme de fabrication du devant de la maison d’oiseau. La fabrication de cette pièce comprend quatre phases : le mesurage et le traçage, le sciage, le perçage et le ponçage. La première phase comporte six opérations. Une fois toutes les pièces de la maison d’oiseau fabriquées, on peut passer à l’assemblage et à la nition de l’objet (teinture, peinture, décoration, etc.). Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

223

GAMME DE FABRICATION ÉLÉMENT : Devant

DESSIN DE LA PIÈCE

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.1

ENSEMBLE : Maison d’oiseau GAMME : No 2

FEUILLE : 1 de 1

DESSIN : No 2

REPÈRE : B

NOMBRE : 1

MATÉRIAU : contreplaqué extérieur de 13 mm (1/2 po) d’épaisseur

No

PHASE OU OPÉRATION

10

MESURAGE ET TRAÇAGE

- Équerre

11

Mesurer et tracer un rectangle de 250 mm sur 330 mm sur la feuille de contreplaqué.

- Règle

12

Dans ce rectangle, faire une marque à 125 mm de part et d’autre d’un des coins supérieurs et relier ces marques par un trait (pentes du toit).

13

Répéter la même opération sur le coin supérieur opposé.

14

Faire une marque à 38 mm de chaque coin inférieur, au bas de la pièce.

CROQUIS OU PHOTO

MACHINE-OUTIL OU OUTILLAGE

- Crayon 125

125

125

125

38

38

125

15

Relier ces marques à celles qui sont tracées sur les côtés.

16

Marquer l’emplacement de l’entrée à 150 mm sous la pointe du toit.

20

SCIAGE

- Scie sauteuse

21

Couper la feuille de contreplaqué en suivant les lignes de coupe tracées.

ou

30

PERÇAGE

- Perceuse sensitive

31

Percer l’ouverture à l’endroit marqué.

- Emporte-pièce de Ø 50

150

- Égoïne

ou

FIGURE

- Mèche réglable de Ø 50

224

40

PONÇAGE

41

Poncer les chants (côtés) de la pièce.

- Bloc à poncer et papier émeri

4 La gamme de fabrication du devant de la maison d’oiseau.

L’univers technologique

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FLA SH

techno

Certaines industries telles que celle de la construction automobile conent parfois la fabrication de pièces ainsi que leur assemblage à des robots programmés pour suivre des gammes de fabrication. On évite ainsi de coner à des ouvriers des tâches répétitives, pénibles, dangereuses ou excédant leurs capacités. De plus, on obtient une plus grande uniformité dans la fabrication et l’assemblage ainsi qu’une meilleure efcacité. L’utilisation de robots ne comporte cependant pas que des avantages. Les robots dépendent des sources d’énergie et, dès que le système tombe en panne, tout le travail s’arrête. De plus, s’il survient un événement imprévu, les robots ne peuvent pas prendre de décisions !

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.1

La robotisation

Un robot utilisé pour assembler une vitre d’auto dans une usine d’assemblage.

ACTIVITÉS 1

Qu’est-ce qu’une gamme de fabrication ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Nommez cinq informations qu’on peut trouver dans une gamme de fabrication.

3

Associez les phases de fabrication aux opérations correspondantes. a) Un menuisier teint le coffre qu’il a fabriqué avec des planches d’érable.

1. Perçage

b) Alexis perce un trou dans sa table de travail pour y faire passer les ls de son ordinateur.

2. Coupage

c) Le bois de l’armoire étant un peu rugueux, Joanie le polit avec un papier émeri.

3. Finition

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

225

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.1

4

d) Julia vérie les dimensions des tablettes de sa penderie.

4. Sciage

e) Les tablettes sont trop longues. Il faut les raccourcir.

5. Mesurage

f) Une mince feuille de plastique laminé sera du plus bel effet sur le comptoir. Il faut retirer la partie excédentaire de la feuille avec un couteau avant de la poser.

6. Ponçage

Nommez le ou les outils qui pourraient être utilisés pour accomplir les phases suivantes de la fabri­ cation du porte­serviettes ci­contre. a) Mesurage et traçage d’un rectangle de 300 mm sur 375 mm sur trois planches de pin. b) Coupe des trois planches en suivant les lignes tracées. c) Ponçage des chants de chaque tablette.

d) Assemblage des trois tablettes au montant de bois. e) Vernissage du porte­serviettes.

5

Associez les phases de fabrication de la patère ci­contre aux opérations à effectuer. Associez ensuite chaque opération à l’outil requis pour effectuer le travail.

Phase

226

Opération

Outil

a) Mesurage et traçage

1. Trouer la planche aux endroits indiqués pour installer les crochets et poser la patère au mur.

A. Bloc à poncer et papier émeri

b) Sciage

2. Installer les crochets sur la planche.

B. Scie à dos

c) Perçage

3. Tracer les dimensions de la patère sur la planche.

C. Tournevis et vis

d) Ponçage

4. Teindre et vernir la planche.

D. Perceuse sans l

e) Finition

5. Adoucir les chants (côtés) de la planche.

E. Pinceaux

f) Assemblage

6. Couper la planche en suivant les dimensions indiquées.

F. Règle et crayon

a)

c)

e)

b)

d)

f)

L’univers technologique

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6

Complétez la gamme de fabrication de la base de la maison d’oiseau représentée à la page 222 (pièce C). Les dimensions de cette pièce sont de 150 mm sur 150 mm. b) Numérotez les différentes phases de fabrication. • Base

• Égoïne

• Ponceuse

• Couper

• MESURAGE ET TRAÇAGE

• Règle

• Crayon

• Mesurer

• SCIAGE

• Contreplaqué extérieur de 13 mm (1/2 po) d’épaisseur

• PONÇAGE • Poncer

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.1

a) Complétez la gamme de fabrication à l’aide de la liste de mots.

GAMME DE FABRICATION ÉLÉMENT :

DESSIN DE LA PIÈCE

ENSEMBLE : Maison d’oiseau GAMME : No 3

FEUILLE : 1 de 1

DESSIN : No 3

REPÈRE : C

NOMBRE :

MATÉRIAU :

No

PHASE OU OPÉRATION

CROQUIS OU PHOTO

MACHINE-OUTIL OU OUTILLAGE • Équerre

et tracer un carré de

mm sur

mm sur la feuille de contreplaqué.

• Scie sauteuse

20 21

31

la feuille de contreplaqué en suivant les lignes de coupe tracées.

ou

les chants de la pièce. ou • Bloc à poncer et papier émeri

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

227

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.2

7.2 Les systèmes technologiques Dans la vie quotidienne, nous utilisons divers systèmes pour améliorer notre confort, satisfaire nos besoins ou nous faciliter la tâche. Un système est un ensemble de composantes qui repose sur les interactions entre ces dernières. Un système technologique peut être un appareil, un dispositif, une machine remplissant une fonction déterminée, par exemple un lave-vaisselle, une machine à laver, une cuisinière, une automobile, un baladeur numérique, etc. On peut aussi considérer les entreprises ou les usines comme des systèmes technologiques (voir la gure 5).

A

DÉFI NITI ON

Un système technologique est un ensemble de composantes liées entre elles et qui interagissent de manière à remplir une fonction précise.

Un système technologique comporte plusieurs composantes, c’est-à-dire des pièces, des mécanismes, etc. La gure 6 présente quelques composantes d’une machine à laver. Toutes ces composantes interagissent de manière à laver le linge. FIGURE

B

5

Des systèmes technologiques. A Une cuisinière. B Une rafnerie de pétrole.

LES CARACTÉRISTIQUES DES SYSTÈMES TECHNOLOGIQUES Cinq caractéristiques permettent de décrire un système technologique. Il s’agit de la fonction globale, des intrants, des extrants, des procédés et du contrôle. Tableau de commande Programmateur Couvercle

Cuve

La fonction globale d’un système tech nologique énonce ce pour quoi il a été conçu. Les intrants désignent les éléments qui entrent dans le système. Ils correspondent à ce qui doit être transformé et aussi aux éléments qui participent à la transformation. Les intrants peuvent être des matériaux, une forme d’énergie (force musculaire, électricité, carburant, etc.), du matériel (outils, machines, etc.), des personnes (travailleurs, opérateurs de machinerie, etc.) ou de l’information.

Moteur

FIGURE

Pompe

228

6

Quelques composantes d’une machine à laver.

L’univers technologique

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Les procédés, pour leur part, agissent sur les intrants pour obtenir le résultat désiré. Enn, il est possible de modier ce qui se passe dans le système par le moyen d’un contrôle. Le tableau 1 énumère les caractéristiques d’une machine à laver. Tableau 1 Les caractéristiques d’une machine à laver Fonction globale

Nettoyer les vêtements.

Intrants

Vêtements sales (élément à transformer), eau, détersif, assouplisseur, électricité.

Procédés

Tremper les vêtements, les agiter, les essorer.

Contrôle

Tableau de commande servant à ajuster le niveau de l’eau, la température, la durée du cycle de lavage, etc.

Extrants

Vêtements propres (résultat désiré), eaux usées (rejet), perte de chaleur.

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.2

Les extrants sont les éléments, de nature matérielle ou énergétique, qui sortent du système après son fonctionnement. Ce peut être des éléments transformés (résultat désiré), mais aussi des déchets produits, une perte de chaleur, etc.

Pour simplier, on peut représenter les caractéristiques d’un système technologique à l’aide du schéma suivant (voir la gure 7). Fonction globale Nettoyer les vêtements

• Vêtements sales (éléments à transformer) • Eau

Intrants • Détersif • Assouplisseur • Électricité

Procédés

Contrôle Tableau de commande

• Trempage • Agitation • Essorage

FIGURE

Extrants • Vêtements propres • Eaux usées (rejet) • Perte de chaleur

7 Le schéma des caractéristiques d’un système technologique : la machine à laver.

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

229

FLA SH

info

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.2

Des systèmes technologiques pour produire de l’énergie L’extrant principal d’un système technologique n’est pas toujours de nature matérielle, il peut aussi être de nature énergétique. C’est le cas avec les systèmes dont la fonction globale est de produire de l’énergie, comme les barrages hydro­ électriques et les éoliennes. Dans les deux cas, un élément naturel, l’eau ou le vent, sert d’intrant dans le système et est transformé en électricité, un extrant du système. Les procédés des deux systèmes sont similaires. Dans le cas du bar­ rage hydroélectrique, l’eau passe dans des tur­ bines et les fait tourner. Les turbines sont reliées

à un alternateur qui transforme cette énergie mécanique en énergie électrique. Dans l’éo­ lienne, le vent fait tourner les pales. La rotation crée une énergie mécanique qui est transmise par un arbre de transmission à une génératrice qui la convertit en énergie électrique. Un sys­ tème de contrôle permet, dans le premier cas, d’ouvrir les conduites d’eau pour alimenter les turbines et, dans le second, de débloquer les pales de l’éolienne pour qu’elles puissent tour­ ner sous l’effet du vent. Les schémas ci­dessous décrivent ces deux systèmes.

Barrage hydroélectrique

Éolienne

Fonction globale Produire de l’électricité

Fonction globale Produire de l’électricité

Intrant Eau (chute ou courant) (élément à transformer)

Contrôle Système de contrôle pour l’ouverture et la fermeture des conduites d’eau

Procédé Rotation d’une turbine reliée à un alternateur

Extrants • Électricité (résultat désiré) • Perte de chaleur

230

L’univers technologique

Intrant Vent (élément à transformer)

Contrôle Système de contrôle pour bloquer ou débloquer les pales de l’éolienne

Procédé Rotation des pales reliées à une génératrice par un arbre de transmission

Extrants • Électricité (résultat désiré) • Perte de chaleur

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1

Qu’est-ce qu’un système technologique ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

Vrai

Faux

a) Les intrants d’un système technologique sont les éléments obtenus après son fonctionnement.

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.2

ACTIVITÉS

b) L’élément qui commande le fonctionnement d’un système technologique est appelé « procédé ». c) Un système technologique peut être un objet (exemple : un réfrigérateur) ou une entreprise (exemple : un fabricant de vélos). d) La fonction globale d’un système technologique énonce ce pour quoi le système a été conçu. e) L’électricité fait partie des intrants d’un aspirateur. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

3

Décrivez la fonction globale de chacun des systèmes technologiques suivants. a) Un appareil photo numérique

b) Une automobile

c) Une usine de papier

d) Un réfrigérateur

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

231

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.2

e) Une lampe

f) Un baladeur numérique à disque dur

4

Placez les termes suivants parmi les intrants ou les extrants des systèmes technologiques indiqués. Certains termes peuvent gurer à plus d’un endroit. • Aliments crus et froids • Aliments cuits et chauds (résultat désiré) • Chaleur • Confettis • Détergent • Eau • Eaux usées

Système technologique

• Électricité • Feuille de papier • Feuille de papier trouée (résultat désiré) • Force musculaire • Pelures de pommes • Pommes

Intrant

• Pommes pelées (résultat désiré) • Tranche de pain • Tranche de pain grillée (résultat désiré) • Vaisselle propre (résultat désiré) • Vaisselle sale

Extrant

a) Grille-pain

b) Perforatrice à papier

c) Four à micro-ondes

d) Lave-vaisselle

e) Épluche-pommes

232

L’univers technologique

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Pour chacun des systèmes technologiques de l’activité 4, désignez les éléments de contrôle sur les images fournies. Un exemple vous est donné en a.

Système technologique

Image

a) Grille-pain

Élément de contrôle Thermostat et manette

Fente

Manette Thermostat

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.2

5

b) Perforatrice à papier Barre d’appui

Poinçon

Ressort Molette d’ajustement

c) Four à micro-ondes

Horloge

Porte

Tableau de commande Bouton d’ouverture

d) Lave-vaisselle

Tableau de commande

Programmateur Boutonspoussoirs Porte

e) Épluche-pommes

Utilisateur

Lame

Pivot

Manivelle

Socle

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

233

6

Pour chacun des systèmes technologiques suivants, complétez les schémas des caractéristiques en utilisant les termes de la liste ci-dessous. Certains termes peuvent être utilisés plus d’une fois.

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.2

• Accélérateur • Aliments crus ou cuits (solides ou liquides) • Aliments mélangés ou réduits en purée • Bouton de mise en marche

• Combustion interne (moteur)

• Linge sec

• Conducteur

• Radiation

• Convection

• Rotation des lames

• Déplacement du véhicule

• Tableau de commande

• Essence

• Bouton ou levier de mise en marche

• Électricité • Herbe coupée

• Chaleur

• Herbe longue

• Charpie

• Pédale de frein

• Thermostat • Ventilation • Volant • Voyants et cadrans

• Linge humide

• Chauffage • Clé de contact a) Une sécheuse Fonction globale Sécher le linge.

Intrants • •

Contrôle •

Procédés • •

Extrants • • •

234

L’univers technologique

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b) Une plinthe électrique

Intrant •

Procédés

Contrôle

•

•

•

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.2

Fonction globale Réchauffer l’air d’une pièce.

Extrant •

c) Une tondeuse sans l (à pile) Fonction globale Tondre le gazon. Intrants • • Contrôle •

Procédé •

Extrants • •

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

235

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.2

d) Une automobile Fonction globale Transporter rapidement des personnes ou des objets d’un endroit à un autre en les gardant à l’abri des intempéries. Intrants • •

Contrôle •

Procédé •

• • •

Extrants

•

• •

e) Un mélangeur électrique Fonction globale Mélanger, broyer ou réduire des aliments crus ou cuits en purée.

Intrants •

Contrôle •

Procédé •

Extrants •

•

236

L’univers technologique

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Vous avez vu à la section précé­ dente qu’un système technologique peut comporter plusieurs composantes, c’est­à­dire des pièces, des mécanismes, des ap pareils, des machines, etc., qui assurent son fonctionnement. Chacune des composantes d’un système tech­ nologique a un rôle précis à jouer pour permettre au système de bien fonctionner.

Tableau de commande

Couvercle

Agitateur

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.3

7.3 Les composantes d’un système technologique

Panier de lavage Carrosserie

DÉFI NITI ON

Filtre à charpie

Les composantes d’un sys­ tème technologique sont les éléments qui servent à faire fonctionner ce dernier (pièces, mécanismes, appareils, etc.).

Transmission Moteur Pompe

Tableau 2

FIGURE

Une machine à laver comporte plusieurs composantes, comme le montre la gure 8. Le tableau 2 énu­ mère quelques­unes de ces compo­ santes et précise leur fonction.

Courroie d’entraînement Pied de nivellement

8

Les composantes d’une machine à laver.

Quelques composantes d’une machine à laver et leur fonction

Composante

Fonction

Couvercle

Fermer la cuve.

Agitateur

Agiter le linge.

Carrosserie

Couvrir et protéger les différentes pièces de l’appareil.

Filtre à charpie

Retenir les résidus de bres de tissu.

Transmission

Faire tourner à différentes vitesses l’agitateur et le panier de lavage.

Moteur

Convertir l’énergie électrique en énergie mécanique.

Courroie d’entraînement

Transmettre l’énergie mécanique du moteur à la transmission de la laveuse.

Pompe

Pousser l’eau usée de la cuve vers le tuyau d’évacuation.

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

237

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.3

On peut constater que chacune des composantes joue un rôle essentiel dans le fonctionnement de la machine à laver. Lorsqu’un système technologique est complexe, on peut le diviser en sous-systèmes qui jouent un rôle précis dans le fonctionnement global du système. Par exemple, une bicyclette (voir la gure 9) est un système technologique qu’on peut généralement subdiviser en sept sous-systèmes : le freinage, l’éclairage, le cadre, la selle, les roues, la transmission et la direction. Chacun des sous-systèmes d’une bicyclette possède des composantes. Par exemple, le soussystème de freinage comporte la poignée de frein, le câble de frein et les freins avant et arrière.

Câble de frein

Poignée de frein

Frein arrière

Système : La bicyclette

Frein avant

Sous-système : Freinage Fonction : Assurer le freinage de la bicyclette.

Selle

Projecteur Dynamo

Tige de selle

Sous-système : Éclairage Fonction : Assurer l’éclairage avant et arrière à partir d’une source de courant autonome.

Sous-système : Cadre Fonction : Assurer la liaison entre les autres sous-systèmes.

Sous-système : Selle Fonction : Permettre au cycliste de s’asseoir.

Guidon Pneu

Dérailleur arrière

Jante

Dérailleur avant Pédale

Rayon

FIGURE

Sous-système : Roue Fonction : Permettre le roulement de la bicyclette et amortir les chocs avec le sol.

238

9

Fourche

Plateaux Pédalier

Chaîne Sous-système : Transmission Fonction : Assurer l’entraînement de la roue et le changement de vitesse.

Sous-système : Direction Fonction : Assurer le maintien de la roue avant et la conduite de la bicyclette.

Les sous-systèmes d’une bicyclette et leurs composantes.

L’univers technologique

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techno

Les drones sont de petits véhicules aériens sans pilote. Conçus à l’origine pour un usage militaire, les drones sont maintenant offerts au grand public. Leur nom vient du mot anglais drone qui signie faux-bourdon. Les drones existent sous plusieurs formes, bien que les modèles de type quadrirotor soient les plus populaires. Généralement téléguidés à partir du sol, certains drones sont munis d’un appareil de géolocalisation (GPS) qui permet de programmer leur itinéraire. D’autres modèles plus sophistiqués comportent même un système de pilotage automatique qui les ramène à leur point de départ. Souvent équipés d’une caméra Un drone de type quadrirotor équipé d’une vidéo, les drones sont fréquemment utilisés pour lmer caméra vidéo. des séquences aériennes en remplacement de l’hélicoptère. Certaines grandes entreprises de commerce en ligne étudient même la possibilité de les utiliser pour livrer des biens aux consommateurs. Puisque les drones sont des véhicules aériens, leur utilisation devra toutefois être strictement encadrée par Transports Canada pour éviter les accidents.

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.3

Les drones civils

ACTIVITÉS 1

Dénissez dans vos mots les composantes d’un système technologique.

2

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

Vrai

Faux

a) Le pied de nivellement est une des composantes d’une machine à laver. b) Un système technologique complexe peut être divisé en sous-systèmes. c) Le pédalier est un sous-système de la bicyclette. d) Une composante d’un système technologique peut être une pièce de ce système. e) Sur une bicyclette, le projecteur est une composante du sous-système de transmission. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

239

3

Observez bien l’image du bouteur ci-dessous. Un bouteur est un engin de terrassement. Cabine

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.3

Tuyau d’échappement

Moteur

Contrôle et direction

Filtre à air Vérin de défonceuse

Moteur diesel Vérin de levage

Défonçage

Nivelage de la lame

Dent de défonceuse Sabot de protection Pointe de dent Lame

Barbotin

Bord tranchant

Roue folle

Traction

Chenille

a) Nommez trois sous-systèmes du bouteur.

b) Nommez les composantes du sous-système de défonçage.

4

Observez bien les deux systèmes technologiques suivants. Associez à chacune des composantes la fonction appropriée. A. Un moulin à café Composante Couvercle

240

a) Couvercle

1) Mettre l’appareil en marche ou l’arrêter.

b) Bloc-moteur

2) Maintenir le café dans le moulin durant la mouture.

Couteau

c) Couteau

Bloc-moteur

d) Bouton marche-arrêt

Bouton marche-arrêt

L’univers technologique

Fonction

3) Faire tourner le couteau. 4) Moudre les grains de café.

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B. Un réfrigérateur

Commande de température

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.3

Joint magnétique

Poignée

Crémaillère

Tablette Barre de retenue

Composante

Fonction

a) Tablette

1) Régler la température du réfrigérateur.

b) Barre de retenue

2) Assurer l’étanchéité des portes.

c) Poignée

3) Supporter les aliments rangés.

d) Joint magnétique

4) Supporter les tablettes.

e) Commande de température

5) Maintenir les aliments en place lors de l’ouverture et de la fermeture de la porte.

f) Crémaillère

6) Aider à l’ouverture de la porte du réfrigérateur. 5

Observez bien l’image de la motocyclette, puis répondez aux questions à la page suivante. Réservoir à essence

Pare-brise

Selle biplace

Moteur Feu arrière

Feu clignotant avant Garde-boue avant Pot d’échappement

Repose-pied Pneu

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

241

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 7.3

a) Nommez cinq composantes de ce système technologique.

b) Dans le tableau suivant, associez chaque fonction à la composante de la motocyclette qui convient.

Fonction

Composante

1) Convertir en énergie mécanique l’énergie chimique produite par la combustion d’un mélange air-carburant. 2) Émettre une lumière intermittente pour signaler le changement de direction du véhicule. 3) Contenir le carburant. 4) Protéger le motocycliste du vent et des insectes. 5) Supporter le pilote et son passager. 6) Émettre une lumière intense lorsque le pilote appuie sur le frein.

6

Voici deux systèmes technologiques. Pour chacun des systèmes, donnez la fonction des composantes qui sont nommées. a) Un ordinateur portable

Composante

Caméra numérique

Fonction

Clavier

Écran

Pavé tactile Clavier

Écran

Pavé tactile

Bouton de démarrage

Bouton de démarrage Caméra numérique

242

L’univers technologique

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b) Un robot culinaire

Composante

Entonnoir

Bloc-moteur

POUR FAIRE LE POINT

Poussoir

Fonction

Bol

Couvercle Couteau

Poignée

Couteau

Bol Blocmoteur

Couvercle Poignée

Entonnoir

Poussoir

POUR FAIRE LE POINT

1

L’image ci-dessous représente une patère de salle de bain. À la page suivante, observez bien les plans montrant une vue de dessus, une vue de face et une vue éclatée de cette patère. Répondez ensuite aux questions.

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

243

Vue de dessus

Vue éclatée Arrière

POUR FAIRE LE POINT

Dessus

Vue de face Dessous

Côté des casiers

a) Mis à part les crochets, de combien de pièces cette patère est-elle composée ?

b) Est-ce qu’il y a des pièces identiques entre elles ? Si oui, lesquelles ?

c) Suggérez un matériau susceptible de convenir pour la fabrication.

d) Complétez la partie de la gamme de fabrication des côtés des casiers ci-dessous. GAMME DE FABRICATION ÉLÉMENT :

DESSIN DE LA PIÈCE

ENSEMBLE :

244

GAMME : No 2

FEUILLE : 1 de 1

DESSIN : No 2

REPÈRE :

NOMBRE :

MATÉRIAU :

L’univers technologique

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e) Nommez trois phases de la fabrication de l’arrière de la patère ainsi que l’outillage pouvant être utilisé. PHASE

MACHINE-OUTIL OU OUTILLAGE

POUR FAIRE LE POINT

No 10

20 30 f) Suggérez deux méthodes de nition de cette patère.

2

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

Vrai

Faux

a) La gamme d’assemblage explique comment fabriquer les pièces d’un objet. b) Une entreprise qui fabrique des ordinateurs peut être considérée comme un système technologique. c) Les composantes d’un système technologique correspondent aux éléments décoratifs du système. d) La gamme de fabrication d’une pièce précise les matériaux à utiliser pour la fabriquer. e) L’ébéniste qui travaille dans une entreprise de fabrication de meubles peut être considéré comme un intrant de ce système technologique. f) La perte de chaleur est un extrant de nombreux systèmes technologiques. g) Le contrôle d’un système technologique énonce ce pour quoi il a été conçu. h) Un système technologique complexe peut être divisé en sous-systèmes.

Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

245

POUR FAIRE LE POINT

3

4

Associez chacun des outils suivants à la phase de fabrication qui convient. a) Perceuse sans l

1) Mesurage et traçage

b) Pistolet à colle chaude

2) Coupage

c) Règle et équerre

3) Perçage

d) Couteau universel

4) Assemblage

Remplissez la grille de mots à l’aide des dénitions suivantes. Horizontalement 1. Document qui décrit l’ensemble des phases à réaliser pour fabriquer une pièce d’un objet technique. 2. Élément de contrôle d’une plinthe chauffante électrique. 3. Lorsqu’on produit plusieurs objets identiques, on dit qu’on les produit en

.

4. Ensemble de composantes liées entre elles et qui interagissent de manière à remplir une fonction précise. 5. Ce qui agit sur les intrants d’un système technologique an d’obtenir le résultat désiré. 6. Pièces, mécanismes d’un système technologique. 7. Une perceuse sans l est d’une grande utilité dans cette phase de la gamme de fabrication. 8. Système technologique utilisant le vent pour produire de l’électricité. 9. Phase de la gamme de fabrication dans laquelle on peint l’objet fabriqué. 10. Système technologique utilisant le mouvement de l’eau pour produire de l’électricité. 11. Dans la gamme de fabrication, phase dans laquelle les côtés d’une pièce sont tracés aux bonnes mesures sur le matériau choisi. Verticalement 12. Éléments qui sortent d’un système technologique après son fonctionnement. 13. Ce pour quoi un système technologique a été conçu. 14. Cette phase de la fabrication peut nécessiter l’utilisation d’un couteau. 15. Une gamme de montage est aussi appelée une gamme d’

.

16. La phase d’une gamme de fabrication dans laquelle on utilise du papier émeri. 17. Éléments qui entrent dans un système technologique an d’être transformés ou de permettre au système de fonctionner. 18. Ce qui permet de modier le fonctionnement d’un système. 19. Le bois, le contreplaqué, le plastique en sont.

246

L’univers technologique

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18

POUR FAIRE LE POINT

1 13 2

3 16 17

4 5 14 19 15 6 12 7 8 9 10

11

5

Pour chacun des systèmes technologiques suivants, trouvez la fonction globale, puis complétez le schéma des caractéristiques en utilisant les termes de la liste suivante. Certains termes peuvent être utilisés plus d’une fois. • Air humide ou ltré

• Chauffage

• Particules de gras

• Eau

• Préparer du café

• Amener l’eau à ébullition

• Eau bouillante

• Bouton marche-arrêt

• Filtration

• Recycler ou expulser l’air chargé de vapeur d’eau, d’odeurs de cuisson et de particules de gras

• Café • Café moulu • Chaleur

• Électricité • Filtre • Filtre mouillé et marc de café

• Vapeur d’eau • Ventilation

• Odeurs de cuisson

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

247

a) Une bouilloire électrique

Poignée Bec verseur

POUR FAIRE LE POINT

Fonction globale :

Corps

Intrants • •

Socle

Contrôle

Bouton marche-arrêt

Procédé

•

•

Extrants •

•

•

b) Une cafetière ltre électrique Réservoir Couvercle Panier

Fonction globale :

Niveau d’eau Verseuse

Intrants •

Poignée Plaque chauffante

•

Bouton marche-arrêt

• •

Procédés

Contrôle •

•

•

Extrants

248

L’univers technologique

•

•

•

•

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c) Une hotte de cuisinière

POUR FAIRE LE POINT

Fonction globale :

Intrants • • • •

Bouton marchearrêt

Filtre

Procédés

Contrôle •

•

•

Extrants •

6

•

Pour chacun des systèmes technologiques suivants, dénissez la fonction des composantes indiquées dans le tableau. a) Une friteuse Panier

Filtre

Couvercle

Minuterie

Thermostat

Composante

Voyant lumineux

Fonction

Voyant lumineux Thermostat Minuterie Filtre Couvercle Panier

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

249

POUR FAIRE LE POINT

b) Un appareil photo numérique

Touche marche-arrêt

Viseur

Carte mémoire

Touches de visualisation des images

Prises vidéo et numérique

Touche de sélection des menus

Touche d’effacement

Composante

Fonction

Carte mémoire Viseur

Touche marche-arrêt Touche de sélection des menus Prises vidéo et numérique Touche d’effacement Touches de visualisation des images 7

Observez bien les systèmes technologiques suivants. Associez une de leurs composantes à chacune des fonctions inscrites dans le tableau. a) Une ampoule uocompacte

Tube uorescent

Plaque de montage Boîtier Culot

250

L’univers technologique

Fonction

Composante

Permet de visser l’ampoule dans une douille. Supporte le tube uorescent. Isole le ballast électronique. Émet des rayons lumineux au passage du courant électrique.

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b) Une éolienne et sa nacelle Paratonnerre POUR FAIRE LE POINT

Anémomètre

Pale

Arbre lent Nacelle

Alternateur Arbre rapide Boîte d’engrenage multiplicateur

Tour

Fonction

Composante

Protège l’éolienne de la foudre. Contient les principaux éléments mécaniques de l’éolienne. Mesure la vitesse du vent. Entraîne le rotor en tournant sous l’effet du vent. Transforme l’énergie mécanique en énergie électrique. Soutient la nacelle et le rotor. Contient des câbles électriques. Augmente le nombre de rotations du rotor pour entraîner l’alternateur.

8

Observez bien les images suivantes qui présentent les principales composantes d’un drone utilisé pour lmer des séquences vidéo aériennes. Répondez ensuite aux questions.

Hélice

Téléphone intelligent

Châssis

Moteur Pile

Caméra numérique Télécommande

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Chapitre 7 | Les systèmes technologiques

251

a) Complétez le schéma des caractéristiques du drone et de sa télécommande. Nommez un exemple pour chacune des catégories. POUR FAIRE LE POINT

Fonction globale : Intrants

Contrôle

Procédé

Extrants

b) Expliquez dans vos mots la fonction de chacune des composantes du drone.

Composante

Fonction

Châssis Moteur Hélices Pile Caméra numérique Télécommande Téléphone intelligent c) Nommez et décrivez une des phases de la fabrication d’un drone.

252

L’univers technologique

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SOMMAIRE

La Terre renferme diverses sources d’énergie naturelles. Ces sources d’énergie sont, par exemple, le vent, qui fait avancer les voiliers, l’eau, qui était dans le passé utilisée pour le transport du bois coupé, la lumière solaire, qui fait croître les plantes, etc. Les énergies naturelles peuvent aussi être transformées pour produire de l’électricité, comme c’est le cas dans les parcs d’hydroliennes et dans les centrales hydroélectriques.

CHAPITRE

TS

LES FORCES E T LES MOU VEMEN

Rappel ........................................................................................ 254 8.1 Les transformations de l’énergie ............................................................ 255 8.2 Les machines simples .................................. 263 8.3 Les mécanismes de transmission du mouvement.............. 276 8.4 Les mécanismes de transformation du mouvement ...... 281 Pour faire le point ........................................................ 286

De quelle façon pourriez-vous concevoir un objet simple (par exemple, une chaise inclinable, une voiture miniature ou un pontlevis) fonctionnant à l’énergie hydraulique ?

253

RAPPEL RAPPEL

Les types de mouvements Tableau A Les types de mouvements Mouvement de translation rectiligne

Déplacement en ligne droite.

Mouvement de rotation

Déplacement selon une trajectoire circulaire.

Mouvement hélicoïdal

Déplacement autour d’un axe xe et le long de cet axe.

• On utilise des symboles normalisés pour représenter les types de mouvement (voir l’outil 2, Utiliser les symboles normalisés, p. 296).

Les forces Force Action appliquée à un corps (objet) qui peut le déformer ou encore modier son mouvement ou son état de repos.

Force de tension (ou de traction)

FIGURE

Force qui permet de tirer (déplacer) ou d’étirer un objet.

R1

Force de torsion

Force de compression

Force qui tend vers un mouvement de rotation. L’objet soumis à cette force peut tourner, se déformer ou résister à la force.

Force de poussée qui permet de déplacer les objets, de les pousser ou de les écraser.

Les types de forces.

La liaison et le guidage • La liaison est ce qui maintient les pièces d’un objet ensemble. Pour assembler plusieurs pièces, on peut utiliser un organe de liaison (rivets, vis, clous, colle, etc.) ou emboîter les pièces de forme complémentaire. • Le guidage est une pièce qui permet de contrôler ou de diriger le mouvement d’un objet ou de ses pièces mobiles. Les guidages sont toujours associés à l’établissement de liaisons. • On distingue deux types de guidage : - le guidage en translation assure le déplacement en ligne droite ; - le guidage en rotation permet de contrôler le mouvement circulaire d’une pièce.

254

L’univers technologique

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Pour faire fonctionner des objets, des systèmes, des machines, etc., il faut de l’énergie. Diérentes formes d’énergie sont disponibles, qu’elles soient naturelles ou qu’elles proviennent d’une transformation. Le tableau 3 en présente quelques-unes.

Tableau 3 Forme d’énergie Énergie éolienne Énergie solaire

Quelques formes d’énergie Exemples d’utilisation

Description Elle provient du mouvement produit par le vent.

• Éolienne

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.1

8.1 Les transformations de l’énergie

• Voilier

Elle provient du rayonnement du soleil. Elle fournit de l’énergie lumineuse et thermique.

• Chauffe-piscine solaire • Panneau solaire Énergie hydraulique

Elle provient du mouvement de l’eau.

• Barrage hydroélectrique • Hydrolienne

Énergies fossiles

Elles proviennent du pétrole, du gaz naturel, etc.

• Cuisinière au gaz • Moteur à essence • Certains systèmes de chauffage Énergie nucléaire

Énergie chimique

Elle provient de réactions se produisant dans le noyau de certains atomes.

• Centrale nucléaire • Sous-marin nucléaire

Elle provient de réactions chimiques.

• Pile • Aliments consommés • Explosifs utilisés dans les carrières de pierre Énergie électrique

Elle provient du déplacement de l’électricité.

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• Grille-pain • Téléviseur

Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

255

Tableau 3 Forme d’énergie L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.1

Énergie thermique

Quelques formes d’énergie (suite) Exemples d’utilisation

Description Elle provient d’une source de chaleur.

• Centrale géothermique Énergie mécanique

Elle provient du mouvement d’un objet.

Énergie lumineuse

Elle provient du rayonnement d’une source de lumière.

• Pédalier d’une bicyclette

• Lampes utilisées dans les serres pour favoriser la croissance des plantes

DÉFI NITI ON

La transformation de l’énergie est la conversion d’une forme d’énergie en une autre.

Pour satisfaire nos besoins, nous avons conçu des objets techniques et des systèmes technologiques qui convertissent une forme d’énergie en une autre qui convient davantage à l’utilisation souhaitée. Prenons l’exemple très simplié du moteur à combustion interne qu’on trouve dans les automobiles. Ce type de moteur utilise un dérivé du pétrole, l’essence, qui lui sert de carburant. Une étincelle, provenant de la bougie d’allumage, provoque la combustion du mélange d’air et d’essence dans la chambre de combustion du moteur. L’énergie chimique produite, accompagnée d’énergie thermique, entraîne un mouvement de translation des pistons. Ce mouvement entraîne un mouvement de rotation du vilebrequin, une pièce qui fait le lien entre le moteur et la transmission de l’automobile. Enn, l’énergie mécanique transmise aux roues par le moyen de la transmission et d’autres mécanismes assure le mouvement de l’automobile. La gure 10 montre les diérentes transformations de l’énergie qui ont lieu au cours de ce processus. Bougie d’allumage

Cylindre

FIGURE

Énergie fossile (essence)

256

10

Piston

Énergie chimique (combustion du mélange essence-air) et énergie thermique

Énergie mécanique (mouvement des pistons et du vilebrequin transmis aux roues de l’automobile)

Les transformations de l’énergie dans un moteur à combustion.

L’univers technologique

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L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.1

Plusieurs formes d’énergie peuvent être transformées à plus d’une reprise an de faire fonctionner un système. Les chaînes de transformation de l’énergie solaire et de l’énergie hydraulique en sont de bons exemples. Ces deux chaînes de transformation utilisent une forme d’énergie qui se modie jusqu’à quatre fois avant de servir à l’éclairage et au chauage d’une maison ou à la mise en marche d’une voiture électrique (voir les gures 11 et 12). 1 4

5 3 2

2 Énergie chimique (batterie à décharge lente)

1 Énergie solaire

(panneau solaire)

3 Énergie électrique

(prise électrique)

FIGURE

4 Énergie lumineuse (ampoule électrique)

11

5 Énergie thermique (chauffage d’appoint)

Une chaîne de transformation utilisant l’énergie solaire.

1 3

4

5

2 3

FIGURE

1 Énergie hydraulique (centrale hydroélectrique)

12

2 Énergie

mécanique (turbine)

3 Énergie électrique

(pylône et borne de chargement)

4 Énergie mécanique

(voiture électrique) et 5 énergie rayonnante (phares)

Une chaîne de transformation utilisant l’énergie hydraulique.

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Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

257

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.1

L’énergie électrique est souvent convertie en une autre forme d’énergie. Par exemple, dans une perceuse, l’énergie électrique est convertie en énergie mécanique qui entraîne la rotation du foret. Une ampoule à diodes électroluminescentes (DEL) transforme l’énergie électrique en énergie lumineuse. Il existe également des systèmes qui transforment une énergie naturelle telle que l’énergie solaire et l’énergie éolienne en énergie électrique (panneaux solaires, éoliennes, etc.). Toutes les formes d’énergie, qu’elles résultent ou non d’une transformation, sont associées à au moins une des manifestations suivantes : un rayonnement (émission de lumière), de la chaleur ou du mouvement. Le tableau 4 présente quelques exemples de ces manifestations. Tableau 4 Quelques manifestations de l’énergie Exemples

Manifestation Rayonnement

• La lumière émise par le soleil. • Un projecteur qui projette des images sur un écran.

Chaleur

• Des bûches qui brûlent dans un foyer. • Le système de chauffage d’une voiture.

Mouvement

• Les roues d’un autobus scolaire. • Les couteaux d’un mélangeur.

FLA SH

info

Les énergies renouvelables Lorsque l’énergie consommée n’entraîne pas une diminution des ressources naturelles, on dit qu’elle est renouvelable. Cette forme d’énergie provient d’éléments qui se renouvellent naturellement. Le Soleil fournit de l’énergie thermique (chaleur) et lumineuse (rayonnement). L’eau est à la base de différentes formes d’énergie : énergie marémotrice (marées), énergie des vagues, énergie d’une chute d’eau, etc. Enfin, le vent fournit l’énergie éolienne, et le sous-sol de la Terre, l’énergie géothermique. En exploitant ces sources d’énergie naturelles et renouvelables, nous assurons la durabilité de notre production énergétique.

258

L’univers technologique

A

B

C

D

L’énergie solaire A , l’énergie hydraulique B , l’énergie éolienne C et l’énergie géothermique D sont des énergies renouvelables.

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1

Qu’est-ce que la transformation de l’énergie ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

À quelles formes d’énergie a-t-on affaire, au départ, dans les exemples suivants ?

Exemple

Forme d’énergie

a) Faire tourner la roue à aubes d’un moulin à l’aide de l’eau.

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.1

ACTIVITÉS

b) Utiliser un fouet pour préparer une sauce. c) Faire de la planche à voile sur un lac. d) Recharger la pile d’un appareil audionumérique. e) Faire cuire des aliments dans un four solaire. f) Digérer des aliments pour pouvoir agir, grandir, etc. g) Utiliser de l’essence pour faire fonctionner le moteur d’un bateau. h) Produire de l’électricité dans une centrale nucléaire. i) Utiliser des lampes dans une serre pour favoriser la croissance des plantes.

3

Dans les exemples d’utilisation de l’énergie suivants, cochez la principale manifestation observée : un rayonnement, de la chaleur ou du mouvement.

Exemple

Rayonnement

Chaleur

Mouvement

a) Un grille-pain b) Une motocyclette c) Une ampoule à diodes électroluminescentes (DEL) d) Un sèche-cheveux e) Le vent qui gone la voile d’un voilier f) Une plinthe électrique g) La lame d’une scie sauteuse h) Le vent qui fait tourner les pales d’un moulin à vent i) Un feu de bois

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Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

259

4

Pour chacun des systèmes technologiques suivants impliquant des transformations de l’énergie, nommez les formes d’énergie qui sont concernées.

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.1

a) Une torche électrique

Énergie

Énergie

b) Un tapis roulant

Énergie

c) Un sèche-cheveux

Énergie

5

Énergie

Énergie

d) Des panneaux solaires photovoltaïques

Énergie

Énergie

Énergie

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

Énoncé

Vrai

Faux

a) Le vent procure une énergie naturelle qui peut être convertie en énergie électrique. b) L’électricité est une forme d’énergie pouvant produire de la chaleur et du mouvement. c) La lumière émise par une ampoule est un exemple de mouvement produit par une forme d’énergie. d) Dans un ouvre-boîte électrique, l’énergie mécanique est transformée en énergie électrique. e) L’énergie solaire alimente certaines calculatrices en énergie.

260

L’univers technologique

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6

Voici des exemples de systèmes technologiques qui impliquent une ou plusieurs transformations de l’énergie. Pour chacun des systèmes illustrés, complétez le texte à l’aide de la liste de mots. a) Une éolienne • alternateur

• électrique

• éolienne

• mécanique

Arbre rapide

• pales

• vent

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.1

Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

Arbre lent Pale

Alternateur

Boîte d’engrenage multiplicateur

Le

, source de l’énergie

, fait tourner les pales de l’éolienne.

Celles-ci sont reliées à une boîte d’engrenage multiplicateur au moyen d’un arbre lent (pièce cylindrique) tournant à une vitesse qui varie entre 10 et 20 tours par minute. La boîte d’engrenage multiplicateur contient plusieurs roues dentées qui permettent de faire passer le nombre de tours de 20 à 1800 tours par minute et de transmettre le mouvement à l’arbre rapide. L’

relié à la boîte d’engrenage multiplicateur par l’arbre rapide

convertit l’énergie

en énergie

. Il suft d’un vent de 12 à

14 km/h pour faire tourner les pales et produire de l’électricité. Lorsque la vitesse du vent excède 90 km/h, un frein empêche les

de l’éolienne de tourner pour éviter le bris de

l’équipement.

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Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

261

b) Un barrage hydroélectrique

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.1

• alternateur • eau

• électrique • hydraulique

Ligne à haute tension

Eau

Barrage

• mécanique • turbine

Alternateur

L’ , source d’énergie , est canalisée dans un conduit, puis se déverse sur une , entraînant sa rotation. La turbine actionne un qui transforme l’énergie produite en énergie . Cette énergie est ensuite acheminée aux consomma­ teurs par l’entremise d’un réseau de distribution. c) Une centrale géothermique • eau chaude • électricité • électrique

• alternateur • chaleur terrestre • chauffage

Turbine Conduite forcée

• mécanique • thermique • turbine

Géothermie peu profonde (basse énergie)

Géothermie profonde (haute énergie)

80 °C 180 °C

La

est une source d’énergie renouvelable servant au

à la production d’

et

. Cette source ne dépend ni des conditions météorologiques,

ni de la saison, ni du moment de la journée. Un forage permet d’accéder à l’énergie thermique contenue soit dans l’

souterraine, soit dans les roches. La géothermie

peu profonde ou à basse énergie (température entre 30 °C et 80 °C) est utilisée pour chauffer ou climatiser les habitations. Pour produire de l’électricité, il faut obtenir des températures beaucoup plus élevées (plus de 80°C). On parle alors de géothermie profonde ou à haute énergie. L’énergie provenant du sous­sol ou de sources d’eau souterraines profondes fait alors tourner une

reliée à un produite en énergie

262

L’univers technologique

qui convertit l’énergie .

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Les systèmes technologiques suivants fonctionnent avec de l’énergie électrique. Au cours de leur utilisation, l’énergie électrique est transformée en une autre forme d’énergie. Pour chaque système, précisez quelle est la forme d’énergie issue de la transformation et associez-la à sa principale manifestation : un rayonnement, de la chaleur ou du mouvement.

Système technologique

Énergie produite

Manifestation

a) Des guirlandes de Noël avec DEL b) Un batteur électrique c) Une bouilloire électrique d) Un ventilateur

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.2

7

e) Un chauffe-eau f) Une cuisinière g) Une enseigne au néon h) Un téléviseur i) Un robot culinaire

8.2 Les machines simples Pour déplacer ou soulever de lourdes charges facilement, on utilise des dispositifs mécaniques. On nomme ces dispositifs des machines simples. Par exemple, comme il est dicile de soulever un réfrigérateur, les déménageurs utilisent une rampe de chargement pour le monter dans la caisse du camion de déménagement. Cette machine simple leur permet de déplacer le réfrigérateur sans avoir à déployer une trop grande force. Elle oblige cependant les déménageurs à parcourir une plus grande distance. Si le réfrigérateur est muni de roulettes, un autre exemple de machine simple, le travail sera encore plus facile puisqu’il sura aux déménageurs de le pousser. Les machines simples permettent d’accomplir un travail avec moins d’eort, mais l’eort doit être fourni sur une plus grande distance.

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DÉFI NITI ON

Une machine simple est un dispositif qui facilite l’accomplissement d’un travail soit en réduisant la force nécessaire, soit en changeant la direction de la force à appliquer. Par contre, l’effort doit être exercé sur une plus grande distance.

Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

263

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.2

On distingue deux grandes familles de machines simples : le plan incliné et le levier. Le tableau 5 montre des exemples d’utilisation de six machines simples : le plan incliné, le coin, la vis, le levier, la roue et l’essieu, et la poulie. Ces machines simples se retrouvent dans bon nombre d’objets d’usage courant. Lorsqu’un objet comporte plusieurs petites machines simples, on parle alors de machine complexe ou de machine composée. La bicyclette est un bon exemple de machine complexe. Les machines simples et complexes sont des dispositifs qui nous aident à exécuter un travail. Bien entendu, ils ne fonctionnent pas seuls. Pour accomplir le travail, il faut utiliser un moteur ou la force musculaire. Tableau 5 Des exemples d’utilisation de machines simples Famille des plans inclinés

264

Famille des leviers

Le plan incliné

Le levier

Le coin

La roue et l’essieu

La vis

La poulie

L’univers technologique

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LES PLANS INCLINÉS

FIGURE

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.2

Un plan incliné est une surface plane qui est disposée de façon oblique par rapport à l’horizontale. Cette surface plane relie un niveau inférieur à un niveau supérieur. Une pente et une rampe sont des plans inclinés. Le plan incliné permet d’éviter de soulever un objet pour le déplacer. Ainsi, au lieu d’appliquer une force verticale égale au poids de l’objet soulevé, on pousse ou on tire l’objet sur une rampe avec une force inférieure à son poids. Le tapis incliné qui sert au chargement des bagages à bord d’un avion, une rampe d’accès pour fauteuils roulants ainsi qu’un escalier sont des exemples de plans inclinés utilisés quotidiennement (voir la gure 13).

13 Une rampe d’accès pour fauteuil roulant. Plus la rampe est inclinée, plus la distance à parcourir est

longue. Cependant, il y a moins d’effort à fournir.

Un coin est constitué d’un ou de deux plans inclinés de petite taille qui sont placés l’un contre l’autre (voir la gure 14). Ce dispositif sert à diviser un objet en deux (la lame d’un couteau, la lame ou le soc d’une charrue, le ciseau d’un sculpteur) (voir la gure 15), pour séparer deux objets accolés (le tournevis à pointe plate), pour maintenir un objet en place (un butoir de porte ou une cheville) ou pour soulever légèrement un objet (une cale utilisée pour mettre un objet à niveau).

FIGURE

Le coin

14 Un coin. La lame d’une hache est un type de coin utilisé pour couper du bois.

FIGURE

Coin

15 Une charrue à trois socs. Le soc est un exemple d’utilisation du coin.

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Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

265

La vis La vis est un plan incliné enroulé autour d’un cylindre. Le plan incliné forme une arête en forme d’hélice le long du cylindre. Cette arête constitue le let. La distance entre les crêtes du let porte le nom de pas de vis (voir la gure 16). La vis sert à exercer une pression sur des objets ou à les xer (boulon, vis à bois, clé à molette). Elle permet aussi de déplacer des matières liquides ou solides (souffleuse à neige, tarière) (voir la gure 17).

FIGURE

Pas de vis

FIGURE

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.2

Filet

16 Une vis. Le pas de vis

est la distance qui sépare deux lets consécutifs.

17 Une tarière. Ce

dispositif utilise le principe de la vis sans n pour faire remonter la terre d’un trou à mesure que la vis s’enfonce dans le sol.

LES LEVIERS

Un levier consiste en une tige rigide qui peut tourner autour d’un point xe appelé point d’appui ou pivot. Lorsqu’une force est appliquée à une extrémité de la tige, l’autre extrémité se déplace dans la direction opposée. La force à appliquer pour soulever ou déplacer un objet à l’aide d’un levier dépend du poids de cet objet, mais aussi de la distance entre celui-ci et le pivot. Plus l’objet est près du pivot, moins la force nécessaire pour le soulever ou le déplacer est grande. Cette machine simple a de nombreuses applications. Par exemple, la balançoire à bascule d’un terrain de jeu est un levier. La gure 18 montre les trois éléments qui entrent en jeu dans le fonctionnement d’un levier : le pivot (P), qui est le point d’appui, la force motrice (F), qui est l’eort à fournir pour obtenir un mouvement, ainsi que la charge (C). Le poids de la charge correspond à la force résistante, c’est-à-dire à la force opposée à la force motrice.

La force motrice (effort à fournir)

L’utilisation d’un levier présente un avantage mécanique, c’està-dire que, pour une force motrice appliquée sur le levier, on augmente l’eet de cette force sur la charge à soulever. Un levier peut aussi permettre d’augmenter l’amplitude ou la vitesse de déplacement de la charge. Pour obtenir ces deux derniers avantages, il faut exercer une force motrice supérieure à la force résistante La charge exercée par la charge. (force résistante)

FIGURE

Le pivot (point d’appui)

266

18 Le schéma d’un levier.

L’univers technologique

On distingue trois types de leviers selon l’endroit où se situent la charge, la force motrice et le pivot. Ces types de leviers sont présentés dans le tableau 6, à la page suivante. L’avantage mécanique de chaque type de levier est précisé.

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Type de levier

Levier inter-appui

Levier inter-résistant

Levier inter moteur

(F-P-C ou point d’appui au centre)

(F-C-P ou charge au centre)

(C-F-P ou force motrice au centre)

Description La force motrice et la charge sont situées de part et d’autre du pivot. (Ex. : une balance à plateaux, une pince, l’extrémité fendue d’un marteau, qui permet d’extraire des clous.)

La charge (force résistante) est située entre la force motrice et le pivot. (Ex. : un décapsuleur, une brouette, un cassenoisette.)

La force motrice est appliquée entre le pivot et la charge. (Ex. : dans l’utilisation d’un bâton de base-ball, le coude du joueur joue le rôle de pivot, les muscles de l’avantbras fournissent la force motrice et la charge (la balle) est frappée par l’extrémité du bâton.)

Application Le levier inter-appui permet d’accomplir des travaux qui demandent de la force ou de la précision.

Le levier inter-résistant est toujours un multiplicateur de force.

Le levier inter-moteur est un multiplicateur de vitesse et de distance.

• Lorsque la charge est près La charge étant plus près du pivot, l’effet de la force du pivot que la force motrice est multiplié. motrice, ce type de levier exerce sur la charge une • Lorsqu’on éloigne la force supérieure à la force charge du pivot, on motrice appliquée. diminue l’effet de la

• La force motrice étant située entre le point d’appui et la charge, son effet permet de déplacer la charge avec une amplitude et une vitesse plus grandes.

Avantage mécanique

force motrice, mais on augmente la précision du mouvement.

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L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.2

Tableau 6 Les types de leviers

• Cependant, la force motrice exercée sur le levier est plus grande que la force exercée par le levier sur la charge.

Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

267

La roue et l’essieu La roue constitue un levier circulaire dont le pivot est un axe (l’essieu), ce qui permet au levier, représenté par les rayons de la roue, d’eectuer un mouvement sur 360° (voir la gure 19). La force peut être appliquée sur la bordure d’une roue pour augmenter son eet sur l’axe (voir la gure 20). Elle peut également être appliquée directement sur l’axe (voir gure 21).

FIGURE

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.2

Axe (essieu)

19 Une roue. La roue est un

levier circulaire.

Poignée

20 Une poignée de porte.

Tourner la poignée demande beaucoup moins d’effort que d’appliquer une force de torsion sur l’axe.

FIGURE

FIGURE

Axe

21 Le pédalier d’un vélo. Ce système permet d’exercer une force sur l’essieu de la roue arrière pour faire avancer le vélo sur une grande distance avec moins d’effort.

La roue est une invention très ancienne qui permet de déplacer sur terre de lourdes charges en réduisant le frottement. Elle est utilisée dans la plupart des moyens de transport terrestre. Il existe plusieurs exemples d’utilisation de cette machine simple : les automobiles, les planches à roulettes, etc. Le treuil, un cylindre que l’on fait tourner autour de son axe et sur lequel s’enroule une corde qui tire une charge, est aussi un exemple d’utilisation de la roue (voir la gure 22).

FIGURE

La poulie

22 Un cabestan. Le cabestan est un type de treuil utilisé sur les voiliers.

268

L’univers technologique

La poulie est un autre type de levier circulaire. Elle est composée d’une roue tournant librement autour d’un axe et comportant sur sa circonférence une partie creuse nommée gorge. On peut glisser une corde, une chaîne ou une courroie dans la gorge. Il existe des poulies xes et des poulies mobiles. La poulie xe est attachée à un support. Une corde passant par cette poulie est attachée à la charge. Lorsque la corde est tirée, la charge se soulève (voir la gure 23A, à la page suivante). La force à appliquer pour actionner ce dispositif n’est pas moins grande que celle nécessaire pour soulever la charge. Il a cependant l’avantage de changer la direction dans laquelle on doit tirer pour soulever la charge. On utilise une poulie xe pour ouvrir des stores horizontaux ou pour tirer de l’eau d’un puits, par exemple. Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

B

23 Les deux types de poulies.

A

Une poulie xe.

B

Une poulie mobile.

En combinant des poulies xes et des poulies mobiles, comme dans les palans, on peut diminuer la force nécessaire pour soulever un objet et modier en même temps la direction de la force appliquée. Cela facilite grandement le travail à accomplir. Les grues sont munies de ce genre de système (voir la gure 24).

FLA SH

FIGURE

FIGURE

A

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.2

Dans le cas d’une poulie mobile, une extrémité de la corde est attachée au support alors que la charge est suspendue à la poulie. En tirant sur l’autre extrémité de la corde, la charge et la poulie se soulèvent (voir la gure 23B). La poulie mobile permet de diminuer de moitié la force nécessaire pour soulever la charge, étant donné que le poids de celle-ci est réparti entre la portion de corde qu’on tire et la portion de corde attachée au support. Il faut toutefois tirer une plus grande longueur de corde pour soulever la charge.

24 Le palan est une combi­ naison de poulies xes et de poulies mobiles.

techno

Lorsque les poulies font du cinéma Comment donner l’impression que des acteurs ou des cas­ cadeurs possèdent des pouvoirs surhumains ? Plusieurs réalisateurs emploient une technique mise au point par les Asiatiques dans les lms de kung­fu. Dans cette technique, nommée wire­fu (de wire work et kung-fu), les acteurs, qui portent un harnais dissimulé sous leurs vêtements, sont reliés à un système de poulies et de câbles. Ce système est à son tour relié à des grues ou tiré par des techniciens. Cet équipe­ ment, qui peut être utilisé dans des décors réels ou devant un écran vert sur lequel on superposera par la suite un décor imaginaire, est ensuite effacé au montage. La technique du wire­fu permet de donner l’illusion que le personnage vole ou otte dans les airs, ou qu’il accomplit des acrobaties qui déent la gravité.

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Dans cette scène de lm d’action, un cascadeur est maintenu en équilibre sur une main courante grâce à des câbles reliés à des poulies. Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

269

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.2

ACTIVITÉS

270

1

Qu’est-ce qu’une machine simple ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Nommez six machines simples.

•

•

•

•

•

•

3

Dessinez un levier et indiquez ses trois parties : force motrice, charge et pivot.

4

Nommez les trois types de leviers et donnez la position de la charge, de la force motrice et du pivot pour chacun.

L’univers technologique

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Les objets suivants sont des exemples d’utilisation des trois types de leviers. Sur chacun des objets, inscrivez où se situent la charge (C), la force motrice (F) et le pivot (P), puis nommez le type de levier (inter-appui, inter-résistant ou inter-force). Les trois premiers objets fournissent un exemple. a) Des ciseaux

C

b) Un diable

P

c) Une pince à épiler F

F

C

F

P

C P Levier inter-appui

Levier inter-résistant

Levier inter-force

(appui au centre)

(charge au centre)

(force motrice au centre)

e) Une agrafeuse

f) Une raquette de tennis

d) Une balance à plateaux

Levier g) Un marteau

Levier

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Levier

Levier

h) La languette d’une canette de boisson gazeuse

Levier

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.2

5

i) Un décapsuleur

Levier

Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

271

6

Décrivez l’avantage mécanique qu’offre chacun des trois types de leviers. Servez-vous des exemples donnés à la question 5 pour appuyer votre propos.

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.2

a) Levier inter-appui :

b) Levier inter-résistant :

c) Levier inter-force :

7

Cochez le ou les types de machines simples que comportent les objets suivants.

Objet

Plan incliné

Coin

Vis

Levier

Roue et essieu

Poulie

a) Un tire-bouchon b) Un volant d’automobile c) Une paire de ciseaux d) Une échelle e) Une corde à linge f) Une scie g) Une pince à épiler h) Une poignée de porte i) Une soufeuse à neige j) Un diable (pour les déménagements) k) Un escalier l) Le dispositif de levage d’un store horizontal m) La proue d’un navire

272

L’univers technologique

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8

Pour chacun des systèmes technologiques suivants, identiez les machines simples qui sont désignées. Un exemple vous est donné en a.

Levier inter-résistant.

Roue et essieu.

b) Une chaloupe à rames

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.2

a) Une brouette

c) Une locomotive à vapeur

d) Une pince coupante

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Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

273

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.2

e) Une dépanneuse

f) Une canne à pêche

g) Un escalier mécanique

h) Un éplucheur de pommes

274

L’univers technologique

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L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.2

i) Un ouvre-boîte manuel

j) Un tire-bouchon à leviers

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Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

275

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.3

8.3 Les mécanismes de transmission du mouvement Les objets, les outils et les machines qui nous entourent sont composés de mécanismes. Ces derniers sont des ensembles de pièces qui fonctionnent ensemble et qui jouent un rôle précis. Par exemple, le remonte-pente d’une station de ski est un mécanisme qui permet de hisser les skieurs au sommet d’une montagne. Il est composé d’un câble d’acier qui relie deux grandes poulies (voir la gure 25). La rotation d’une des poulies, activée par un moteur, entraîne le mouvement de rotation de la seconde poulie. Dans ce mécanisme de transmission du mouvement, le mouvement amorcé par une partie du mécanisme se communique à une autre partie. Ce type de mécanisme permet d’entraîner plusieurs pièces d’un objet dans un même mouvement en appliquant une force à un endroit précis. DÉFI NITI ON

Les mécanismes de transmission du mouvement sont des mécanismes composés de pièces qui transmettent un même type de mouvement d’une partie à une autre de l’ensemble.

Le tableau 7, à la page suivante, présente des exemples courants de mécanismes de transmission du mouvement. Il montre les mouvements exécutés par les différentes composantes des mécanismes.

Poulie Câble d’acier

Poulie

FIGURE

Moteur

25 Un remonte-pente. Le mouvement de rotation d’une première poulie motorisée se transmet à la seconde poulie grâce à un câble d’acier.

276

L’univers technologique

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Tableau 7 Des mécanismes de transmission de mouvement • Mécanisme constitué d’au moins deux roues non dentées. • Une roue transmet un mouvement de rotation à une autre roue par frottement. Exemple d’utilisation

Mécanisme Roues de friction sur un même plan.

Roues de friction sur deux plans différents.

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.3

ROUES DE FRICTION

Roues de friction

• La dynamo fournit l’énergie nécessaire au soussystème d’éclairage d’une bicyclette.

ENGRENAGE • Mécanisme constitué d’au moins deux roues dentées. • Une roue dentée transmet un mouvement de rotation à une autre roue dentée. Mécanisme

Exemples d’utilisation

• Les engrenages à l’intérieur de l’objectif d’un appareil photo. • Les engrenages dans une montre ou dans une horloge.

Roues dentées

COURROIE ET POULIES • Mécanisme constitué de deux poulies et d’une courroie. • Une première poulie transmet un mouvement de rotation à une seconde poulie plus ou moins éloignée à l’aide d’une courroie. Mécanisme

Exemples d’utilisation

Courroie

Poulies

• L’alternateur d’un moteur de voiture. • Le mécanisme de certains appareils d’exercice, comme les tapis roulants.

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Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

277

Tableau 7

Des mécanismes de transmission de mouvement (suite)

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.3

CHAÎNE ET ROUES DENTÉES • Mécanisme constitué de deux roues dentées et d’une chaîne. • Une première roue dentée transmet un mouvement de rotation à une seconde roue dentée plus ou moins éloignée à l’aide d’une chaîne. Exemple d’utilisation

Mécanisme Chaîne

• La transmission d’une bicyclette ou d’un véhicule tout-terrain.

Roues dentées

ROUE DENTÉE ET VIS SANS FIN • Mécanisme constitué d’une vis sans n et d’une roue dentée. • Une vis sans n effectue un mouvement de rotation. Les dents de la roue s’engrènent dans les lets de la vis et entraînent un mouvement de rotation de la roue. Mécanisme

Exemple d’utilisation

Vis sans n

Roue dentée

• Le dispositif permettant d’accorder une contrebasse ou une guitare.

ACTIVITÉS 1

278

Que sont les mécanismes de transmission du mouvement ? Donnez une dénition dans vos mots.

L’univers technologique

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2

Encerclez les mécanismes de transmission du mouvement dans les systèmes technologiques suivants. b) Un treuil (1 mécanisme) L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.3

a) Un moteur à explosion (1 mécanisme)

c) L’intérieur d’une soufeuse à neige (3 mécanismes)

d) Une chignole (1 mécanisme)

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Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

279

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.3

e) Une boîte réductrice de vitesse (vue en coupe) (2 mécanismes)

f) Un remonte-pente (1 mécanisme)

g) La mécanique d’accordage d’une guitare (1 mécanisme)

280

L’univers technologique

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L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.4

8.4 Les mécanismes de transformation du mouvement Pour préparer une salade, on rince d’abord des feuilles de laitue. On peut retirer l’excédent d’eau des feuilles en utilisant une essoreuse à salade. Certains modèles d’essoreuses sont munis d’une poignée sur laquelle il faut appuyer. Le mouvement de translation de la poignée entraîne le panier de l’essoreuse dans un mouvement de rotation (voir la gure 26). Parfois, le mouvement d’une partie d’un mécanisme entraîne un mouvement diérent dans une autre partie. On passe ainsi soit d’un mouvement de rotation à un mouvement de translation, soit d’un mouvement de translation à un mouvement de rotation. Nous sommes alors en présence d’un mécanisme de transformation du mouvement. Les mécanismes de transformation du mouvement sont des mécanismes composés de pièces qui transmettent un mouvement différent d’une partie à une autre de l’ensemble. Un mouvement de rotation peut ainsi être transformé en mouvement de translation ou l’inverse.

Le tableau 8 montre quelques exemples de mécanismes de transformation du mouvement.

Tableau 8

FIGURE

DÉFI NITI ON

26 Une essoreuse à salade. Cet objet comporte un mécanisme de transformation du mouvement (translation à rotation).

Des mécanismes de transformation du mouvement BIELLE ET MANIVELLE

• Mécanisme composé d’une tige rigide (la bielle) dont les deux extrémités sont articulées. La bielle est attachée à une autre structure, généralement un piston. Une des extrémités de la bielle est reliée à une manivelle souvent semblable à une roue. • Ce mécanisme transforme le mouvement de rotation d’une manivelle en mouvement de translation d’un piston. La transmission de mouvement peut aussi se faire dans l’autre sens (du piston vers la manivelle). Mécanisme

Exemples d’utilisation Bielle

Manivelle Bielle

Manivelle

• Le chevalet de pompage d’un puits de pétrole. • Les compresseurs à air. • Les moteurs à combustion interne. Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

281

Tableau 8 Des mécanismes de transformation du mouvement (suite)

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.4

PIGNON ET CRÉMAILLÈRE • Mécanisme constitué d’une roue dentée (le pignon) et d’une barre dentée (la crémaillère). • Ce mécanisme transforme le mouvement de rotation du pignon en un mouvement de translation rectiligne de la crémaillère. La transmission de mouvement peut aussi se faire dans l’autre sens (de la crémaillère vers la roue dentée). Mécanisme

Exemple d’utilisation Pignon

Volant

Crémaillère

Pignon

Colonne de direction

Crémaillère

• Le système de direction d’une automobile.

VIS SANS FIN ET CRÉMAILLÈRE • Mécanisme semblable au pignon et à la crémaillère, mais dans lequel le pignon est remplacé par une vis sans n. • Ce mécanisme transforme le mouvement de rotation de la vis sans n en un mouvement de translation rectiligne de la crémaillère. Mécanisme

Exemple d’utilisation Vis sans n Crémaillère

Crémaillère

Vis sans n

• Une clé à molette.

VIS ET ÉCROU • Mécanisme constitué d’une vis et d’un écrou. • Ce mécanisme transforme le mouvement de rotation de la vis en un mouvement de translation rectiligne de l’écrou le long de la vis. Mécanisme

Écrou

Exemples d’utilisation

Écrou Vis

Vis

• Un bâton de colle. • Le système de mise au point d’une paire de jumelles.

282

L’univers technologique

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Tableau 8 Des mécanismes de transformation du mouvement (suite) • Mécanisme constituée d’une pièce mécanique tournante qui a généralement la forme d’un œuf (la came) et d’une tige-poussoir. Celle-ci est généralement maintenue en contact avec la came par un ressort. Dans certains mécanismes, une petite pièce circulaire (le galet) sert d’intermédiaire entre la came et la tige-poussoir. • Ce mécanisme transforme le mouvement de rotation de la came en un mouvement de translation rectiligne de la tige-poussoir. Mécanisme Sans galet

Came Tige-poussoir

FLA SH

Exemples d’utilisation Avec galet

Came Galet Tige-poussoir

Tige-poussoir

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.4

CAME ET TIGE-POUSSOIR

Came

• Les moteurs à arbre à cames en tête. • Certaines machines utilisées dans l’industrie textile, dans la fabrication de chaussures ou dans l’emballage. • Les presses d’imprimerie.

histoire

Des automates étonnants ! Un automate est une machine qui imite le mouvement d’un être vivant. Cette machine comporte des méca nismes de transmission et de transformation du mouvement. Les automates se sont beaucoup développés avec les progrès de l’horlogerie. En 1774, la famille Jaquet-Droz a présenté une musicienne qui jouait cinq pièces musicales, un dessinateur qui dessinait et un écrivain qui écrivait en suivant le texte des yeux. Tout cela a été réalisé uniquement au moyen de cames, de poulies, d’engrenages, de ressorts, etc., sans l’apport de l’électricité ni de l’électronique. Impressionnant, n’est-ce pas ?

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Les automates Jaquet-Droz.

Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

283

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.4

ACTIVITÉS 1

Qu’est-ce qu’un mécanisme de transformation du mouvement ? Donnez une dénition dans vos mots.

2

Pour chacun des systèmes technologiques suivants : • encerclez les mécanismes de transformation du mouvement ; • ajoutez les symboles normalisés appropriés dans chacune des cases.

284

a) Un funiculaire

b) Un moteur à deux pistons (vue en coupe)

c) Une pince-étau

d) Un cric

L’univers technologique

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f) Un microscope stéréoscopique

g) Une machine à vapeur

h) Un tire-bouchon à levier

L’UNIVERS TECHNOLOGIQUE 8.4

e) Un étau

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Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

285

POUR FAIRE LE POINT

POUR FAIRE LE POINT

1

Remplissez la grille de mots à l’aide des dénitions suivantes. Horizontalement 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32.

286

Dispositif qui facilite le travail (2 mots). Les aliments consommés fournissent ce type d’énergie. Synonyme de levier inter-force (levier ). Énergie provenant du mouvement d’un objet. Machine simple composée d’une tige rigide et d’un point d’appui. On appelle ainsi la manifestation de l’énergie consistant en une émission de lumière. Énergie provenant du mouvement de l’eau. Un objet qui bouge est associé à cette manifestation de l’énergie. Levier circulaire dont le pivot est un axe (essieu). Le pétrole et le gaz naturel sont des sources de cette forme d’énergie. Type de levier dans lequel le point d’appui est situé au centre, entre la force motrice et la charge. Les sources de lumière émettent ce type d’énergie. Roue tournant librement autour d’un axe et dans la gorge de laquelle on peut glisser une corde ou une courroie. Un levier comporte un point d’appui aussi appelé . Assemblage de poulies xes et mobiles. Synonyme de frottement. Associée à une manivelle, elle forme un mécanisme de transformation du mouvement. Type de levier dans lequel la force motrice est située au centre, entre la charge et le pivot. Machine simple qui consiste en un plan incliné enroulé autour d’un cylindre. Énergie produite par le rayonnement du soleil. Objet servant à unir deux roues dentées éloignées l’une de l’autre dans un mécanisme de transmission du mouvement. Qualité d’une énergie qui préserve les ressources naturelles. Manifestation de l’énergie produite par un appareil de chauffage. Verticalement Une rampe d’accès pour des fauteuils roulants est un bon exemple de ce type de machine simple (2 mots). Pièce mécanique tournante qui entraîne le mouvement de translation rectiligne bidirectionnelle d’une tige-poussoir. Des sous-marins utilisent cette forme d’énergie produite par des réactions survenant dans le noyau de certains atomes. Lorsqu’on déplace un objet avec un levier, l’objet est la . Énergie provenant du déplacement de l’électricité. Machine simple qui permet de diviser un objet en deux, comme la lame d’un couteau. Énergie provenant d’une source de chaleur. Énergie électrique provenant du mouvement de l’eau. Type de poulie qui est attachée à un support.

L’univers technologique

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25

31

POUR FAIRE LE POINT

33. Type de levier dans lequel la charge est située au centre, entre la force motrice et le pivot. 34. Mécanisme composé de deux ou plusieurs roues dentées accolées. 35. Bande de matériau souple servant de lien entre deux poulies éloignées l’une de l’autre dans un mécanisme de transmission du mouvement. 36. Mécanismes dans lesquels un même type de mouvement est transmis d’une pièce à une autre (mécanismes de du mouvement). 37. L’effort nécessaire pour faire bouger un levier est appelé la force . 38. La conversion d’une forme d’énergie en une autre s’appelle la de l’énergie. 39. Nom donné à la roue dentée associée à une crémaillère dans un mécanisme de transformation du mouvement. 40. Type de poulie qui permet de diminuer de moitié la force nécessaire pour soulever un objet. 41. Énergie produite par le mouvement du vent.

41

1

39 35 2

3 27

29

4 5 33 6

7 30 8

36

40

9

38

10 28 26

11

24

12

37

13 14 15

16

17

34 18 32 20

19 21

22 23

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Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

287

2

Vrai ou faux ? Justiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ».

POUR FAIRE LE POINT

Énoncé

Vrai

Faux

a) L’énergie thermique peut être transformée en énergie électrique. b) Plus un plan est incliné par rapport à l’horizontale, moins la force nécessaire pour y déplacer une charge est grande. c) Un engrenage peut être composé de roues dentées de différentes tailles. d) Le mécanisme à came et à tige-poussoir comporte toujours un galet. e) Comme le bâton de colle, le bâton de déodorant est muni d’un mécanisme vis et écrou permettant de faire monter le bâton. f) Le mécanisme comportant deux poulies et une courroie est un mécanisme de transformation du mouvement. g) Un coupe-ongles est un exemple d’utilisation de deux machines simples : le levier et le coin. h) L’énergie éolienne est une énergie renouvelable. Justications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

3

Nommez les transformations de l’énergie que chacun des systèmes technologiques suivants peuvent accomplir. Indiquez ensuite quelles manifestations de l’énergie sont principalement observées. Un exemple vous est donné en a.

Système technologique a) Bouilloire électrique

Transformation de l’énergie Énergie électrique en énergie thermique.

Manifestation de l’énergie transformée Rayonnement

Chaleur

Mouvement

√

b) Voilier

c) Perceuse sans l

288

L’univers technologique

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Manifestation de l’énergie transformée

Transformation de l’énergie

Rayonnement

Chaleur

Mouvement POUR FAIRE LE POINT

Système technologique d) Lampe solaire extérieure (de jardin) e) Poêle à combustion lente f) Motoneige

g) Fer à friser

4

Observez bien chacun des systèmes technologiques suivants, puis complétez le tableau en indiquant les noms des machines simples utilisées ainsi que les noms des pièces qui composent ces machines. Précisez le type de levier s’il y a lieu. Un exemple vous est donné en a.

Système technologique

Machine simple utilisée et pièces qui la composent

Illustration

a) Une motoneige

Guidon Selle

Manette de frein

• Roue et essieu (roue dentée et roue de support) • Plan incliné (ski) • Levier inter-appui (manette de frein)

Roue dentée

Roue de support Chenille

b) Un dévidoir sur roues

Ski Poignée

Dévidoir Tuyau d’arrosage

Manivelle Roue

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Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

289

POUR FAIRE LE POINT

Système technologique c) Une tondeuse mécanique

Poignée

Lame

5

290

Machine simple utilisée et pièces qui la composent

Illustration

Roue Cylindre de coupe

Précisez quel type de levier est utilisé dans les situations ou les objets suivants, puis indiquez quel est son avantage mécanique. a) Un joueur de hockey et son bâton

b) Une cisaille à levier

c) Un arrache-clou

d) Une pince à spaghettis

L’univers technologique

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6

Pour chacun des systèmes technologiques suivants : • ajoutez les symboles normalisés appropriés dans chacune des cases ; • précisez de quel type de mécanisme il s’agit. a) Un métronome mécanique

c) Un moteur à deux temps Bougie d’allumage

Tige de pendule

Piston

Masse pendulaire

POUR FAIRE LE POINT

• encerclez les mécanismes de transmission et de transformation du mouvement ;

Canal d’échappement Canal de transfert

Canal d’admission Bielle Mécanisme

Vilebrequin

Boîtier Remontoir

b) Un moteur à quatre temps (2 mécanismes)

d) Une pompe à eau (2 mécanismes) Courroie

Bougie d’allumage Poulie Soupape d’échappement

Manivelle

Piston

Bielle

Bielle Jet d’eau

Vilebrequin Piston

Entrée d’eau

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Chapitre 8 | Les forces et les mouvements

291

7

Repérez et encerclez les quatre mécanismes de transmission et de transformation du mouvement de cette machine à coudre. Indiquez ensuite de quel type de mécanisme il s’agit.

POUR FAIRE LE POINT

Volant Moteur

Aiguille

8

Canette

Répondez aux questions relatives au système technologique suivant : un escalier mécanique.

a) Quelles machines simples trouve-t-on dans ce système ?

b) Avec quel type d’énergie ce système fonctionne-t-il ?

c) Est-ce qu’il y a transformation d’énergie ? Si oui, en quel autre type d’énergie ?

d) Ce système comporte-t-il un ou des mécanismes de transmission ou de transformation du mouvement ? Si oui, lequel ou lesquels ?

292

L’univers technologique

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OUTIL 1

Technique de séparation des mélanges Filtration La ltration est le passage d’un mélange contenant des particules solides au travers d’un ltre de tissu ou de papier. Les liquides passent au travers du ltre alors que les particules solides sont retenues. Le liquide débarrassé des particules solides se nomme « ltrat ». On peut aussi ltrer des gaz tels que l’air pour enlever les poussières et les particules en suspension. Types de mélanges séparés Mélange hétérogène, solide/ liquide ou solide/gazeux

Méthode

OUTIL 1

SÉPARER DES MÉLANGES

1° Placer un entonnoir sur un récipient (bécher). 2° Placer un papier ltre dans l’entonnoir, le mouiller pour qu’il adhère bien. 3° Verser le mélange à ltrer dans le papier ltre. 4° Laisser le liquide s’écouler dans le récipient. 5° Recueillir la ou les substances désirées.

Quelques applications • Systèmes de ventilation • Mécanique (ltres à huile, à essence, etc.) • Cuisine • Filtre à eau du robinet

On prépare le café par ltration. Le café moulu reste dans le ltre et le liquide s’écoule au travers.

Tamisage Le tamisage est le passage au tamis d’un mélange contenant des particules solides. Les liquides et les particules solides plus petites que les trous du tamis passent au travers alors que les particules plus grosses sont retenues dans le tamis. Types de mélanges séparés Mélange hétérogène, solide/solide ou solide/liquide

1° Placer le tamis au-dessus d’un grand récipient. 2° Verser le mélange à tamiser dans le tamis. 3° Secouer le tamis au-dessus du grand récipient. 4° Recueillir la ou les substances désirées.

Quelques applications • Industries de la fabrication du papier, du ciment, de la peinture • Épuration des eaux • Cuisine

Après avoir fait cuire des pâtes, on les égoutte avec une passoire (une sorte de tamis) pour éliminer l’eau de cuisson.

Décantation La décantation est un processus naturel par lequel des particules solides en suspension dans un liquide se déposent lentement au fond, du fait de leur masse volumique plus élevée et de la gravité. On nomme « sédiments » les dépôts solides obtenus et « surnageant » la partie liquide du dessus.

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1° Verser le mélange solide/ liquide à décanter dans un récipient transparent. 2° Laisser les particules solides se déposer au fond du récipient (cette étape demande parfois beaucoup de temps ; on peut laisser le mélange décanter 24 heures). Outil 1 | Séparer des mélanges

293

Technique de séparation des mélanges

Méthode

OUTIL 1

Décantation (suite) Des liquides non miscibles (qui ne se mélangent pas, comme l’eau et l’huile) peuvent aussi être séparés dans une ampoule à décantation comme celle qui est illustrée ci-dessous.

Liquide de plus petite masse volumique Liquide de plus grande masse volumique Robinet Une ampoule à décantation.

3° Certains solides de faible masse volumique peuvent remonter à la surface, on peut alors les écumer avec une spatule ou une cuillère. 4° Sinon, verser doucement le liquide surnageant dans un autre récipient en prenant soin de laisser le dépôt solide au fond du premier récipient. 5° Recueillir la ou les substances désirées.

Types de mélanges séparés Mélange hétérogène, solide/ liquide ou liquide/liquide Quelques applications • Industrie chimique • Assainissement des eaux • Cuisine

Les usines d’assainissement des eaux possèdent des bassins de décantation dans lesquels se déposent la majeure partie des impuretés.

Centrifugation Si la décantation se fait trop lentement, on peut l’accélérer par centrifugation. Les échantillons à séparer sont placés à l’intérieur d’une centrifugeuse qui tourne à très grande vitesse. Les particules solides plus lourdes que le liquide sont alors poussées vers les parois du récipient. La force centrifuge créée par la rotation remplace ici la gravité. Si un tamis ou un ltre est placé à l’intérieur de la centrifugeuse, ce sont les liquides qui sont poussés vers les parois. Types de mélanges séparés Mélange hétérogène, solide/ liquide ou liquide/liquide Quelques applications • Industrie alimentaire (production du lait, du miel, d’une huile) • Laboratoires de recherche et laboratoires médicaux

294

Outils

L’essoreuse à salade ou la machine à laver utilisent la centrifugation pour enlever une partie de l’eau après le rinçage de la laitue ou du linge.

1° Placer le mélange à centrifuger dans un récipient allant dans la centrifugeuse. 2° Placer le récipient dans un des compartiments de la centrifugeuse. 3° Équilibrer la centrifugeuse en plaçant un second récipient contenant la même quantité de liquide dans un compartiment faisant face au premier. 4° Actionner la centrifugeuse et la laisser tourner jusqu’à ce que les constituants soient séparés (le temps varie suivant la nature des constituants et la vitesse de rotation de la centrifugeuse). 5° Arrêter la centrifugeuse. 6° Verser le liquide surnageant dans un autre récipient. 7° Recueillir la ou les substances désirées.

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Évaporation L’évaporation consiste à éliminer la partie liquide d’un mélange ou le solvant d’une solution en les transformant en gaz. Le liquide peut s’évaporer de lui-même, ou on peut accélérer le processus en le chauffant. Lorsque tout le liquide est transformé en gaz, on récupère la partie solide. L’évaporation sert aussi à concentrer le soluté d’une solution pour obtenir une plus petite quantité de liquide. Types de mélanges séparés • Mélange hétérogène, solide/liquide • Mélange homogène (solution)

Méthode 1° Placer le mélange dans un récipient résistant à la chaleur. 2° Placer le récipient sur une plaque chauffante.

OUTIL 1

Technique de séparation des mélanges

3° Amener le liquide à ébullition. 4° Attendre l’évaporation complète du liquide. (L’évaporation peut aussi se faire à la température ambiante, mais elle demandera beaucoup plus de temps.) 5° Retirer le récipient de la plaque chauffante et laisser refroidir.

Quelques applications • Séchages en tous genres

6° Recueillir le solide au fond du récipient.

• Cuisine • Production de sel de mer • Produits de l’érable

On obtient le sel de mer en laissant s’évaporer l’eau de mer dans de grands bassins, sous la chaleur du Soleil.

Distillation La distillation consiste à évaporer un seul des constituants liquides d’un mélange en le chauffant jusqu’à son point d’ébullition, sans toutefois dépasser celui des autres substances. La vapeur produite est recueillie et refroidie de façon à la condenser à nouveau dans sa forme liquide. Le liquide ainsi obtenu se nomme « distillat ». Types de mélanges séparés • Mélange hétérogène, liquide/liquide ou liquide/solide • Mélange homogène (solution) Quelques applications

1° Placer le mélange à distiller dans un erlenmeyer surmonté d’un tube collecteur (voir le montage ci-dessous). 2° Placer le bout du tube collecteur dans un autre récipient. 3° Placer l’erlenmeyer contenant le mélange sur une plaque chauffante et amener le liquide à ébullition. S’assurer de ne pas dépasser le point d’ébullition des autres constituants du mélange. 4° Recueillir la ou les substances désirées.

• Rafneries de pétrole • Industrie chimique • Production d’alcool, de parfums

La distillation débarrasse le pétrole de ses nombreuses impuretés.

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Outil 1 | Séparer des mélanges

295

OUTIL 2

OUTIL 2

ISÉS UTILISER LES SYMBOLES NORMAL On recourt aux symboles normalisés pour représenter de manière simpliée diverses réalités associées à un objet technique : les forces, les mouvements, les liaisons et les guidages, certaines pièces et mécanismes, etc. Les tableaux suivants présentent les principaux symboles normalisés utilisés dans les schémas technologiques.

Tableau A Les symboles normalisés des types de mouvements Translation rectiligne unidirec­ tionnelle

Type de mouvement

Translation rectiligne bidirec­ tionnelle

Rotation unidirec­ tionnelle

Rotation bidirec­ tionnelle

Mouvement hélicoïdal bidirectionnel

Symbole normalisé

Tableau B Les symboles normalisés des types de forces Tension (traction)

Type de force

Compression

Torsion

Symbole normalisé

Tableau C Les symboles normalisés des liaisons et des guidages Type de liaison et de guidage

Liaison complète

Liaison plane complète

Guidage en translation

Guidage en rotation

Guidage en rotation et en translation

Symbole normalisé

Tableau D Les symboles normalisés des vis et des écrous Vis

Vis et écrous

Écrou

Système de vis et écrou

Symbole normalisé

Tableau E Les symboles normalisés des types de ressorts Type de ressort

Ressort de compression

Ressort de tension

Ressort à action angulaire

Symbole normalisé

Tableau F Autres symboles normalisés Autres

Articulation sphérique

Crémaillère

Symbole normalisé

296

Outils

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OUTIL 3

La fabrication d’un objet nécessite l’utilisation d’outils. Il est important de toujours porter des lunettes de sécurité durant leur manipulation. Voici quelques outils qui peuvent servir aux différentes phases de fabrication.

OUTIL 3

LOGIQUES UTILISER DIVERS OUTILS TECHNO

Le mesurage demande une grande précision an de s’assurer que la pièce fabriquée respecte les dimensions indiquées sur le plan. Pour s’assurer de cette précision, on peut utiliser un ruban à mesurer, une règle, un niveau, des équerres ou des gabarits de dessin (voir la gure A). Lorsqu’on mesure une pièce, on doit marquer trois repères au crayon. On trace ensuite les lignes de coupe en reliant les repères à l’aide d’une règle ou d’un mètre. Pour obtenir des coins parfaits, on utilise une équerre. Avant de couper ou de scier, il faut vérier que les lignes tracées correspondent aux mesures données dans le plan.

FIGURE

LE MESURAGE ET LE TRAÇAGE

A

Une équerre.

LE COUPAGE

Le couteau universel Le couteau universel permet de couper différents matériaux mous et de faible épaisseur avec précision. Étant donné que les risques de coupures sont grands lorsqu’on utilise cet outil, il est préférable de porter un gant de travail sur la main qui tient la règle. Voici comment utiliser un couteau universel de façon sécuritaire. 1° Placer un tapis de coupe sur une surface plane et stable. 2° Placer la pièce à découper sur le tapis de coupe. 3° Faire glisser la lame hors du manche du couteau à la longueur nécessaire. 4° S’assurer que la lame est en bon état. Si ce n’est pas le cas, casser l’extrémité de la lame avec une pince. 5° Tenir le couteau fermement et, avec la main gantée, tenir une règle de métal le long de la ligne de coupe (voir la gure B).

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6° Faire glisser le couteau vers soi en appuyant la lame le long de la règle de métal. 7° Ne pas appliquer une trop grande pression sur le couteau. Il est plus sécuritaire de répéter la coupe plusieurs fois. 8° Faire glisser la lame à l’intérieur du manche une fois le travail terminé.

FIGURE

Le coupage peut s’effectuer avec un couteau universel.

B

L’utilisation sécuritaire d’un couteau universel.

Outil 3 | Utiliser divers outils technologiques

297

LE SCIAGE régulier de la scie. La lame de la scie et le fond de la boîte à onglets doivent toujours demeurer parallèles.

La scie à dos et la boîte à onglets La scie à dos et la boîte à onglets servent à couper des pièces de bois à 45o et à 90o. Voici comment utiliser une scie à dos et une boîte à onglets de façon sécuritaire. 1° Placer la boîte à onglets sur une surface stable et plane. 2° Placer la pièce de bois dans la boîte à onglets en alignant la ligne de coupe avec les fentes de la boîte de façon à couper dans la partie de la pièce qu’on ne veut pas conserver (le rebut). 3° Maintenir la pièce de bois avec une main ou la xer avec un serre-joint. 4° Placer la scie dans les fentes (voir la gure C). 5° Commencer à scier en donnant quelques petits coups de scie vers l’arrière puis poursuivre avec un mouvement de va-et-vient

FIGURE

OUTIL 3

Il existe divers outils pour scier les matériaux, par exemple la scie à dos.

C La scie à dos entre dans les fentes de la boîte à onglets et permet de couper une pièce de bois à 45o et à 90o.

LE PERÇAGE

La perceuse sans l La perceuse sans l (voir la gure D) permet de percer des trous de 0,8 mm à 6 mm (1/32 po à 1/4 po de diamètre) dans le bois, le métal et les matières plastiques. Le diamètre d’un foret est symbolisé par les lettres DIA ou par le symbole Ø (ex. : Ø 4 mm). Voici comment utiliser une perceuse de façon sécuritaire. 1° Choisir le foret approprié. 2° Placer le foret dans le mandrin de la perceuse. 3° Tourner la bague de serrage pour immobiliser le foret dans le mandrin. 4° Marquer le centre du trou à percer avec un pointeau. Un pointeau est une tige métallique

298

Outils

pointue que l’on frappe avec un marteau pour laisser une marque sur le matériau à percer. 5° Placer le foret dans la marque laissée par le pointeau. 6° Actionner la perceuse. Foret

Mandrin Bague de serrage Bouton marche/ arrêt FIGURE

Au premier cycle du secondaire, le perçage s’effectue principalement avec une perceuse sans l.

D

Les parties d’une perceuse sans l.

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Le ponçage permet d’adoucir ou d’égaliser les faces, les chants ou les arêtes d’une pièce. Il peut aussi être fait après l’assemblage des pièces dans la phase de nition. Au premier cycle du secondaire, on utilise principalement le bloc à poncer et le papier émeri pour effectuer le ponçage. Les papiers émeri sont classés selon un système de numéros. Plus le numéro du papier est petit, plus son grain est gros. Par exemple, un papier no 60 comporte de gros grains abrasifs, tandis qu’un papier no 220 comporte des grains très ns.

2° Coincer le papier émeri sur le bloc à poncer (voir la gure E ). 3° Poncer la pièce ou l’objet en appuyant fermement, sans trop forcer, sur le bloc à poncer. 4° Nettoyer la surface poncée avec un chiffon légèrement humide pour en retirer la poussière.

Le bloc à poncer et le papier émeri

Bloc à poncer

Papier émeri

FIGURE

Voici comment utiliser un bloc à poncer et un papier émeri de façon sécuritaire. 1° Choisir le grain du papier émeri qui sera utilisé. On commence habituellement le ponçage avec un papier à gros grain et on le termine avec un papier à grains ns.

OUTIL 3

LE PONÇAGE

E

Un bloc à poncer et du papier émeri.

L’ASSEMBLAGE Pour assembler les différentes parties d’un objet, on peut utiliser différents outils comme la clé à molette, le pistolet à colle chaude et la riveteuse.

La clé à molette

FIGURE

La clé à molette permet de serrer et de desserrer des écrous et des boulons (voir la gure F). Voici comment utiliser une clé à molette de façon sécuritaire. 1° Placer l’écrou ou la tête du boulon entre les mâchoires de la clé à molette. 2° Tourner la molette pour régler l’ouverture des mâchoires. 3° Tourner la clé dans le sens des aiguilles d’une montre pour serrer, ou dans le sens contraire pour desserrer l’écrou ou le boulon.

F

(voir la gure G). Il peut coller le métal, le bois, la céramique, la porcelaine, le carton, le cuir, le polystyrène et les tissus. Voici comment utiliser un pistolet à colle chaude de façon sécuritaire. 1° Insérer un bâton de colle dans le pistolet. 2° Brancher le pistolet et le laisser chauffer pendant environ cinq minutes. 3° Appliquer la colle sur les surfaces à assembler en appuyant sur la gâchette. Attention de ne pas toucher l’embout du pistolet ou la colle avec les doigts. Ceux-ci sont très chauds. 4° Mettre en position les pièces à coller. 5° Appliquer une légère pression sur les pièces le temps que la colle durcisse. 6° Débrancher le pistolet et attendre qu’il soit refroidi avant de le ranger.

Une clé à molette.

Le pistolet à colle chaude permet d’assembler rapidement et solidement différents matériaux Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

FIGURE

Le pistolet à colle chaude

G

Un pistolet à colle chaude. Outil 3 | Utiliser divers outils technologiques

299

L’ASSEMBLAGE (suite) 4° Enfoncer le rivet dans le trou. 5° Serrer la poignée jusqu’à ce que la tige se brise. 6° Relâcher la poignée et jeter la tige.

FIGURE

La riveteuse permet d’assembler deux pièces de métal sans les souder (voir la gure H). Voici comment utiliser la riveteuse de façon sécuritaire. 1° Immobiliser les pièces à assembler à l’aide d’un étau ou d’un serre-joint. 2° Dans les pièces, percer un trou dont le diamètre est légèrement supérieur à celui du rivet (par exemple, 4,5 mm pour un rivet de 4 mm). 3° Insérer la tige du rivet dans la tête de la riveteuse. Serrer légèrement la poignée pour que le rivet ne tombe pas.

H

Une riveteuse et des rivets.

FIGURE

OUTIL 3

La riveteuse

I

Un pinceau et de la peinture.

LA FINITION La nition est l’ensemble des opérations qu’on effectue pour améliorer l’apparence d’un objet technique. Cette phase peut se faire avant ou après l’assemblage nal des pièces. En guise de nition, on peut peindre, teindre, huiler ou vernir les surfaces.

300

Outils

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IND EX Un nombre en gras renvoie à la page où on trouvera la dénition du terme.

A Accouchement 75 Adolescence 83-84 Âge adulte 84 Assemblage 222 Atmosphère 184, 203 Atome 4, 5, 6 Atome et énergie nucléaire 176 Atomes (conservation des) 37 Aurore polaire 203-204 B Bielle 281 Biomasse 170 C Cahier des charges 219 Came 286 Cellule 107 Cellule (noyau de la) 107 Centrifugation 294 Chaîne 278 Changement chimique 27-28, 32 Changement physique 29-33 Chromosome 107-108 Clé d’identication des minéraux 153-156 Coin 265 Combustibles fossiles 175-174 Comète 206-208 Composantes d’un système technologique 237-238 Conservation de la masse 36 Contraception 90-93 Coupage 223 Courroie 277 Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Crémaillère 282 Cycle de formation des roches 139-141 D Dalton, John 4 Décantation 293-294 Démocrite 4 Diffusion (des molécules) 115-116 Distance (et gravité) 186 Distillation 295 E Eau (énergie de l’) 175 Échelle de Beaufort 173 Écrou 286 Élément 9, 10-11, 20 Embryon 61, 76-77 Énergie 169-176 Énergie (transformations de l’) 255, 256-258 Énergie éolienne 174 Énergie géothermique 175 Énergie hydraulique 175 Énergie nucléaire 176 Énergie solaire 169-170 Enfance 82-83 Engrenage 277 Essieu 268 Étoile lante 210 Évaporation 295 Extrant (être vivant) 113 Extrant (système technologique) 228-229 F Fabrication d’un objet technique (phases de) 223-224 Fécondation 61, 71 Filtration 293

Finition (d’un objet technique) 223 Fœtus 76-78 Force gravitationnelle 185-186 Formule chimique 18-19 G Gamète 61, 70-71 Gamme de fabrication 222, 221-223 Gène 108 Glucose 121-123 Gravitation 185 Gravité 185-188 Grossesse 75-78 I Impact météoritique 210-213, 211 Infections transmissibles sexuellement et par le sang 96-102 Intrant (être vivant) 112-113 Intrant (système technologique) 228 ITSS 96-102 L Levier 266-267 M Machine simple 263-264 Manivelle 281 Masse (conservation de la) 36 Masse (et gravité) 185-186 Masse atomique relative 10 Matière 4-5 Mécanismes de transformation du mouvement 281-283 Mécanismes de transmission du mouvement 276-278 Index

301

Mélange 43-45 Mélange hétérogène 43 Mélange homogène 44-45 Mélanges (séparation des) 50, 293-295 Menstruations 71 Mesurage 223 Météore 210-211 Météorite 211 Minéral 148 Minéraux (clé d’identication des) 153-156 Minéraux (propriétés des) 148-152 Modèle atomique de Dalton 4-5 Molécule 18, 20 Mouvement 274 Mouvement (transformation du) 281-283 Mouvement (transmission du) 276-278 N Naissance 78 Noyau de la cellule 107 Numéro atomique 10 O Orbite 187-188 Organes reproducteurs (masculins) 62-64 Organes reproducteurs (féminins) 64-66 Osmose 115-117 Outils technologiques 297-300 Ovule 71

302

Index

P Perçage 223 Phases de fabrication d’un objet technique 223 Photosynthèse 122-124 Pignon 282 Plan incliné 265-267 Planète 193-198 Poids (et gravité) 187 Ponçage 223 Poulie 268-269, 277 R Respiration cellulaire 121-122 Ressources énergétiques non renouvelables 175-176 Ressources énergétiques renouvelables 169-175 Révolution 184 Roche 138-139 Roches (cycle de formation des) 139-141 Roches ignées 141 Roches métamorphiques 142-143 Roches sédimentaires 141-142 Rotation 184 Roue 268 Roue de friction 277 Roue dentée 278 S Schéma de construction 220 Schéma de principe 220 Sciage 223 Séparation des mélanges 50, 293-295

Sol 161 Sol (conservation du) 165 Sol (formation du) 162 Sol (propriétés du) 162-163 Sols (types de) 163-165 Solution 45 Spermatozoïde 70-72 Stades du développement humain 82-84 Substance pure 43 Symbole chimique 11 Symboles normalisés 296 Système solaire 192-193 Système technologique 228 Système technologique (caractéristiques) 228-229 Système technologique (composantes) 237-238 T Tableau périodique 10-14 Tamisage 293 Techniques de séparation des mélanges 50, 293-295 Tige-poussoir 283 Traçage 223 Transformation de l’énergie 255, 256-258 V Vaginite 101 Vent 170, 171-174 Vis 264, 282 Vis sans n 278 Z Zygote 61, 71-72, 75-76

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LI ST E D ES RU BR IQU ES FL A S H La représentation des atomes

              

Dimitri Ivanovitch Mendeleïev

            

14

D’autres astres du système solaire         193

              

20

Des aurores polaires extraterrestres

L’ADN : toute une molécule !

6

Les satellites articiels

188

                   

      

204

La chimie dans la cuisine                    33

La sonde Rosetta                           208

L’alchimie

38

Les pluies d’étoiles lantes

45

La robotisation

                                

L’âge du bronze

                           

               

211

                          

225

La distillation : une technique vieille de 4000 ans                          51

Des systèmes technologiques pour produire de l’énergie                  230

La circoncision

64

Les drones civils

72

Les énergies renouvelables

                           

La fécondation in vitro

                   

La césarienne : une opération pratiquée depuis la nuit des temps L’adolescence : un stade qui n’a pas toujours existé

Le vaccin anti-VPH Un gène d’intérêt

        

           

78

258

       

269

              

283

93

102

                        

109

        

Des automates étonnants !

239

84

                       

L’osmose au service de l’industrie

              

Lorsque les poulies font du cinéma

                

À quand la pilule pour homme ?

                         

117

La photosynthèse vue à partir de l’espace                         123 La limace de mer, un animal photosynthétique                          124 Les plus vieilles roches du monde

        

139

Des records éblouissants                   152 L’agriculture de l’espoir

                  

Le Sahara au secours de l’Amazonie Quand le vent se déchaîne

165

      

172

               

174

Un pétrole substitut de pétrole !

          

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Liste des rubriques Flash

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SOU RCES D ES PHOTOS Légende

h : haut

b : bas

c : centre

g : gauche

d : droite

Couverture 145/YouraPechkin/Ocean/Corbis

Charles Brutlag/Dreamstime.com • p. 47(air) : Olga Solovey/ Dreamstime.com • p. 47(eau) : luxorphoto/Shutterstock • p. 47(vinaigrette) : Photolibrary • p. 47(boisson gazeuse) : NicholasSutcliffe/Dreamstime.com • p. 49 : Steve Cukrov/ Shutterstock.com • p. 50 : Timothy Epp/Shutterstock.com • p. 51 : Ferran Traite Soler/Istockphoto p. 53 : Leigh Prather/ Shutterstock.com • p. 54 : mikeledray/Shutterstock.com

Table des matières p. IIIg : Olivier Le Queinec/Dreamstime.com • p. IIId : jeka84/ Shutterstock • p. IVg : solarseven/Shutterstock.com • p. IVd : Rainer Plendl/Dreamstime.com

L’univers matériel p. 1 : Jon Beard/Shutterstock.com

Chapitre 1 – L’organisation de la matière p. 2 : Michael D Brown/Shutterstock.com • p. 5(Dalton) : Royal Institution of Great Britain/Science Photo Library • p. 5 (molécule) : Michelangelus/Shutterstock.com p. 6h : pearleye/ Istockphoto • p. 6b : MrJafari/Shutterstock.com • p. 8 : pearleye/ Istockphoto • p. 12(fer) : Denis Selivanov/Dreamstime.com • p. 12(cuivre) : Terry Wilson/Istockphoto • p. 12(or) : Joools/ Dreamstime.com • p. 12(carbone) : AdShooter/Istockphoto • p. 12(antimoine) : Bonchan/Shutterstock • p. 14 : Ria Novosti/ Science Photo Library • p. 20b : Jan Kaliciak/Shutterstock • p. 24 : Triff/Shutterstock

Chapitre 2 – Les transformations de la matière p. 25 : Dennis van de Water/Shutterstock.com • p. 27(pomme) : Africa Studio/Shutterstock.com • p. 27(clou) : artiomp/ Shutterstock • p. 27(mélange) : Danieltaeger/Dreamstime. com • p. 27(condensation) : Goran Ljubuncic/maXx images • p. 28(glace) : Givaga/Shutterstock.com • p. 28(verre d’eau) : Aaron Amat/Shutterstock.com • p. 28(sel) : Melica/ Shutterstock.com • p. 29h : Antonov Roman/Shutterstock • p. 30 (allumette) : SusanneB/Istockphoto • p. 30(rouille) : Arpad Benedek/Istockphoto • p. 30(plastique) : Prill Mediendesign & Fotograe/Istockphoto • p. 30(medicaments) : FotograaBasica/ Istockphoto • p. 31(antiacide) : Diego Cervo/Istockphoto • p. 31 (cuisson) : BlueOrange Studio/Istockphoto • p. 31(luciole) : Anita Patterson Peppers/Shutterstock • p.31(précipité) : David Taylor/ Science Photo Library • p. 33g : Voronin76/Shutterstock • p. 32 : Laguna Design/Science Photo Library • p. 33d : Pixelman/ Shutterstock • p. 38b : Brooks/Brown/Photo Researchers, Inc. • p. 43(air) : Nayashkova Olga/Shutterstock • p. 43(eau) : Petr Kirillov/Dreamstime.com • p. 43(vinaigrette) : Photolibrary • p. 43 (chocolat) : Brent Hathaway/Dreamstime.com • p. 44(soupe) : Grazvydas/Dreamstime.com • p. 44(biscuit) : Danny Smythe/ Shutterstock • p. 44(boisson gazeuse) : Evgeny Karandaev/ Shutterstock • p. 44(jus) : Leonid Yastremskiy/Dreamstime. com • p. 44(vin) : Dmitry Fisher/Dreamstime.com • p. 44(air) : Helder Almeida/Dreamstime.com • p. 44(eau) : Joe Gough/ Shutterstock • p. 44(lait) : Somchai Som/Shutterstock.com • p. 44 (creme glacee) : Carina Lochner/iStockphoto • p. 45h : Martyn F. Chillmaid/Photo Researchers, Inc. • p. 45b : Harpoon head, 3000-2000 BC (bronze), Indian School/University of East Anglia, Norfolk, UK/Robert and Lisa Sainsbury Collection/Bridgeman Images • p. 47(sirop d’erable) : Norman Pogson/Shutterstock • p. 47(eau salée) : Irabel8/Dreamstime.com • p. 47(gateau) : aarrows/Shutterstock • p. 47(fer) : Strauski/Dreamstime.com • p. 47(jus de tomate) : Robert Red/Shutterstock • p. 47(laiton) :

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Sources des photos

L’univers vivant p. 59 : Ermolaev Alexander/Shutterstock.com

Chapitre 3 – La reproduction humaine p. 60 : koya979/Shutterstock.com • p. 65 : Liya Graphics/ Shutterstock.com • p. 69 : Mopic/Shutterstock.com • p. 72: Kts/Dreamstime.com • p. 78 : Don Bayley/Istockphoto • p. 82 : Richard Bowden/Istockphoto • p. 84 : Adrian Arbib/Corbis • p. 87 : grum_l/Shutterstock • p. 90 : pashapixel/Shutterstock • p. 91hg : B. Boissonnet/maXx images.com • p. 91hd : Gary Parker/Science Photo Library • p. 91bg : Jenny Swanson/ Istockphoto • p. 91bd : Tomasz Trojanowski/Shutterstock • p. 92hg : Jiri Hera/Shutterstock • p. 92hd : Chor Sokunthea/ Reuters/Corbis • p. 92bg : Eduardo Luzzatti Buye/Istockphoto • p. 92bd : AJ Photo/Science Photo Library • p. 93 : Tatiana Popova/Shutterstock • p. 96 : Supri Suharjoto/Shutterstock • p. 97h : Science Photo Library • p. 97b : Science Photo Library • p. 98h : Pasieka/Science Photo Library • p. 98b : Eye of science/ Science Photo Library • p. 100h : E. Gray/Science Photo Library • p. 100b : 3D4medical.Com/Science Photo Library • p. 101h : E. Gueho/Science Photo Library • p. 101b : Algirdas Gelazius/ Shutterstock.com • p. 102 : May/maXx images.com

Chapitre 4 – La diversité et le maintien de la vie p. 105 : vitstudio/Shutterstock.com • p. 107b : 3D4Medical.com/ Science Photo Library • p. 108 : CNRI/Science Photo Library • p. 109 : Makoto Iwafuji/Eurelios/Science Photo Library • p.111b : Pamela Tekiel/Dreamstime.com • p. 115 : Arto Dokouzian • p. 117h : Arto Dokouzian • p. 117b : Kingsh101/Wikipedia Commons • p. 121h : Shane W Thompson/Shutterstock • p. 122 : Gyukli Gyula/Shutterstock • p. 123b : NASA’s Goddard Space Flight Center • p. 124 : Copyright 2008 National Academy of Sciences, U.S.A • p. 127 hg : Denys Prokofyev/Dreamstime.com • p. 126hc : Petr Vaclavek/Dreamstime.com • p. 127hd : shzimmerman/ iStockphoto • p. 127bg : Stuart Key/Dreamstime.com • p. 127bd : Mirc3a/Dreamstime.com • p. 128hg : Serg64/Shutterstock • p. 128hc : Tilmann von Au/Istockphoto • p. 128hd : Igorsky/ Shutterstock • p. 128bg : Madlen/Shutterstock • p. 128bc : Faunfoto/Dreamstime.com • p. 128bd : Alexpurs/Dreamstime. com • p. 129hg : R_R/Shutterstock • p. 129hd : Zocchi/Shutterstock • p. 129bg : Serg64/Shutterstock • p. 129bd : Alexander Korzun/ Dreamstime.com• p. 130h : Michał Nowosielski /Dreamstime. com • p. 130b : Alena Ozerova/Dreamstime.com• p. 131 : irin-k/ Shutterstock.com

La Terre et l’espace p. 135 : Jamen Percy/Shutterstock.com

Chapitre 5 – La Terre p. 136 : Volodymyr Burdiak/Shutterstock.com• p.138(granite) : Bragin Alexey/Shutterstock • p.138(mica) : Tyler Boyes/ Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Shutterstock • p.138(feldspath) : Tyler Boyes/Shutterstock • p.138(quartz) : efesan/Istockphoto • p.138(halite(roche)) : Richard Peterson/Shutterstock • p.138(halite (mineral)) : Nadezda Boltaca/ Shutterstock • p. 139(gabbro) : Tyler Boyes/Shutterstock • p. 139 (calcaire) : Michal Baranski/Shutterstock • p. 139(micashiste) : Scientica/Corbis • p.139b : courtesy of Jonathan O’Neil • p. 141 (obsidienne) : Tyler Boyes/Shutterstock • p. 141(peridotite) : Nastya22/iStockphoto • p. 141b : V. J. Matthew/Shutterstock • p. 142 (grès) : Michal Baranski/Shutterstock • p. 142(craie) : Tyler Boyes/ Shutterstock • p. 142(gypse) : Panagiotis Milonas/Istockphoto • p. 142(gneiss) : Yury Kosourov/Shutterstock • p. 142(marbre) : Bogdan Ionescu/Shutterstock • p. 146(quartzite) : Tyler Boyes/ Shutterstock • p. 146(calcaire) : Don Nichols/Istockphoto • p. 146 (rhyolite) : Tyler Boyes/Shutterstock • p. 146(pierre ponce) : holbox/Shutterstock • p. 146(craie) : Tyler Boyes/Shutterstock • p. 147(obsidienne) : vvoe/Shutterstock.com • p. 147(grès) : De Agostini Picture Library/maxx images • p. 147(gneiss) : Tyler Boyes/Shutterstock.com • p. 147b : norazaminayob/Shutterstock. com • p. 148h(uorite) : MarcelC/iStockphoto • p. 148h(talc) : dmitriyd/Shutterstock • p. 148h(diamant) : Scientica/Corbis • p. 148h(asbeste) :Terry Wilson/Istockphoto• p. 149 (talc) : dmitriyd/ Shutterstock • p. 149 (gypse) : Michal Baranski/Shutterstock • p. 149 (calcite) : Zbynek Burival/Dreamstime.com • p. 149 (uorine) : Domiciano Pablo Romero Franco/Dreamstime. com • p. 149 (apatite) : Tyler Boyes/Shutterstock • p. 149 (orthose) : Theodore Gray/Visuals Unlimited, Inc. • p. 149 (quartz) : Ekaterina Fribus/ Istockphoto • p. 149 (topaze) : Gozzoli/Dreamstime.com • p. 149 (corindon) : Terry Davis/Shutterstock • p. 149 (diamant) : Scientica/Corbis • p. 149b : Pi-Lens/Shutterstock.com • p. 150 : Visuals Unlimited/Corbis • p. 151h : Tribalium/Shutterstock • p. 151 (halite) : Visuals Unlimited/Corbis • p. 151(pyrite) : Minerva Studio/Shutterstock • p. 152b : Universal Images Group /Getty Images • p. 157b : Olga Miltsova/Shutterstock.com • p. 159bg : Vitaly Raduntsev/Shutterstock.com • p. 160(a) : dmitriyd/ Shutterstock • p. 160(b) : Pablo Romero/Shutterstock • p. 160(c) : Scientica/Corbis • p. 160(d) : Tyler Boyes/Shutterstock • p. 160(c) : Scientica/Visuals Unlimited, Inc. • p. 160( f ) : Karol Kozlowski/ Shutterstock • p. 161(g) : Vlue/Shutterstock • p. 161(h) : bonchan / Shutterstock • p. 161(i) : Panagiotis Milonas/Istockphoto • p. 161 : agap /Shutterstock • p. 163(cailloux, gravier) : Jochen Schoenfeld/ Shutterstock • p. 163(sable) : Iwona Grodzka/Shutterstock • p. 163 (limon) : Arkadiy Yarmolenko/Istockphoto • p. 163(argile) : Erkki Makkonen/Istockphoto • p. 164(sol sableux) : B W Hoffmann/ maXx images • p. 164(sol limoneux) : Nigel Cattlin/Visuals Unlimited, Inc. • p. 164(sol argileux) : Lunamarina/Dreamstime. com • p. 164(sol humifère) : Victor I. Makhankov/Shutterstock • p. 165h : Xalanx/Dreamstime.com • p. 165b : Forest & Kim Starr • p. 169 : alphaspirit/Shutterstock • p. 170 : Thaut Images/ Fotolia.com • p. 172(anémomètre) : Henrik Lehnerer/Shutterstock • p. 172 (vent) : Nito/Shutterstock• p. 172(Sahara) : NASA’s Goddard Space Flight Center • p. 174h : Chim/Shutterstock • p. 174bg : Kirill Putchenko/Istockphoto • p. 174bd : Ramon Berk/Shutterstock • p. 175h : Photo Hydro-Québec • p. 175b : TheaDesign/ Shutterstock.com • p. 176 : AJancso/Shutterstock

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L’univers technologique p. 215h : Matej Kastelic/Shutterstock.com

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Chapitre 8 – Les forces et les mouvements p. 253 : Hans-Ulrich Osterwalder/Science Photo Library • p. 254hd : Grigvovan/Shutterstock.com • p. 254bg : Dragon Images/Shutterstock.com • p. 254bc : Alliance/Shutterstock. com • p. 254bd : My Life Graphic/Shutterstock.com • p. 255c : Tomislav Pinter/Shutterstock • p. 255b : vvetc/Shutterstock • p.256h : Light & Magic Photography/ Dreamstime.com • p. 256c : alohaspirit/Istockphoto • p. 258hg : Elxeneize/ Dreamstime.com • p. 258hd : Denis Roger/Shutterstock • p. 258bg : Stephen Meese/Shutterstock • p. 264hd : piotr_ pabijan/Shutterstock • p. 264cd : Mike Flippo /Shutterstock • p. 264bg : piotr_pabijan/Shutterstock • p. 264bd : Massimiliano Leban/Istockphoto • p. 265c : saiko3p/Istockphoto • p. 265bg : Petrache Alexandru Mihai/Istockphoto • p. 265bd : risteski goce/ Shutterstock • p. 266hg : ownway/Shutterstock • p. 266hd : Jill Fromer/Istockphoto •p. 266 hd : titov dmitriy/Shutterstock.com • p. 266bg : gaspr13/Istockphoto • p. 269c : Ia64/Dreamstime. com • p. 269b : Lions Gate/courtesy Everett Collection • p. 271(a) : ferli/Shutterstock • p. 271(b) : gualtiero bof/Shutterstock • p. 271 (c) : Denise Campione/Dreamstime.com • p. 271(d) : valdis torms/Shutterstock • p. 271(e) : Kelpsh/Dreamstime. com • p. 271 (f) : RTimages/Shutterstock • p. 271(g) : Kachalkina Veronika/Shutterstock • p. 271(h) : Duard van der Westhuizen/ Shutterstock • p. 271(i) : Pixelspieler/Dreamstime.com • p. 273h : Margo Harrison/Shutterstock • p. 273hc : Eric Gevaert/ Dreamstime.com • p. 273bc : Jomann/Dreamstime.com • p. 273b : Deymos/Shutterstock • p. 274ch : Vevesoran/Dreamstime.com • p. 275h : snowturtle/Shutterstock • p. 275c : Kiboka/Dreamstime. com • p. 275b : Warren Goldswain/Shutterstock • p. 276 : Sasha Samardzija/Shutterstock.com • p. 277(dynamo) : estike/ Shutterstock • p. 277(objectif) : Steve Shepard/Istockphoto • p. 277 (alternateur) : loraks/Shutterstock.com • p. 278(bicyclette) : PavelSh/Shutterstock • p. 279hg : Pavlo Lutsan/Dreamstime.com • p. 279hd : Stu49/Shutterstock • p. 279b : J and S Photography/ Shutterstock • p. 280(f) : frederic prochasson/Istockphoto

Sources des photos

305

• p. 280(g) : Adam Gryko/Shutterstock • p. 280(guitariste) : slonme/Shutterstock.com • p. 281 : Jennifer Martine/Stockfood/ maxx images • p. 282(clé à molette) : nito/Shutterstock • p. 283h : Wikipedia Commons • p. 283b : Museum of Art and History, Neuchatel (Switzerland) ; photography S. Iori • p. 284hd : Wikipedia Commons • p. 284bg : Donald Erickson/Istockphoto • p. 285hg : polarica/Istockphoto • p. 285b : dusko/Shutterstock • p. 289 : risteski goce/Shutterstock.com • p. 290cg : fstockfoto/ Shutterstock.com • p. 290bg : nito/Shutterstock.com • p. 290bd : prism68/Shutterstock.com •

Outils

306

Illustrations L’univers matériel Michel Rouleau Martin Gagnon : p. 4 et 5

L’univers vivant Michel Rouleau

Outil 1

La Terre et l’espace

p. 293hg : hempuli/Shutterstock • p. 294(usine) : Graham Prentice/Dreamstime.com • p. 294(essoreuse a salade) : Jennifer Martine/Stockfood/maxx images • p. 294(centrifugeuse) : Yenyu Shih/Shutterstock • p. 295(sel) : Amnartk/Shutterstock • p. 295 (distillation) : Heng Kong Chen/Dreamstime.com

Michel Rouleau : p. 137, p. 140, p. 143, p. 144, p. 145, p. 152, p. 167, p. 184 à 188, p. 190 à 192, p. 204h, p. 207, p. 209

Outil 3

L’univers technologique

p. 297h : Ruslan Grigolava/Dreamstime.com • p. 297b : Denis Gagnon • p. 298g : Denis Gagnon • p. 298bg : Arto Dokouzian • p. 298bd : Ruslan Semichev/Shutterstock.com • p. 299hd : Scrambled/Dreamstime.com • p. 299bg : Arto Dokouzian • p. 299bd : Arto Dokouzian • p. 300h : ipixs/Shutterstock • p. 300b : Picsve/Shutterstock.com

Michel Rouleau

Sources des photos

Martin Gagnon : p. 162, p. 163, p. 166, p. 171, p. 172, p. 179, p. 180

Martin Gagnon : p. 282(automobile, bâton de colle), p. 284(a et d), p. 285(sauf e) Marc Tellier : p. 296

Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Planches interactives

Les principaux organes reproducteurs masculins

Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

PI–01

Les principaux organes reproducteurs internes féminins

Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

PI–02

Les parties de la vulve

Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

PI–03

L’anatomie d’un spermatozoïde

1 µm = 0,001 mm

Longueur totale : 60 µm

Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

PI–04

Le trajet des spermatozoïdes, du vagin jusqu’à l’ovule

Des spermatozoïdes tentent de pénétrer l’ovule. Un seul y réussira.

Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

PI–05

Le développement du zygote, depuis la fécondation jusqu’à la nidation 3 Les premières divisions cellulaires

Le zygote 2 La fécondation

1 L’ovulation

4 L’implantation de l’embryon dans l’utérus (la nidation)

Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

PI–06

Les structures annexes à l’embryon et au fœtus

Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

PI–07

Le Soleil et les huit planètes formant le système solaire

Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

PI–08

Les sous-systèmes d’une bicyclette et leurs composantes

Système : La bicyclette

Sous-système : Éclairage

Sous-système : Roue

Sous-système : Freinage

Sous-système : Cadre

Sous-système : Transmission

Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Sous-système : Selle

Sous-système : Direction PI–09

SCIENCE ET TECHNOLOGIE

1er cycle du secondaire, 2e année

2e ÉDITION

Gu id e

Conquêtes, 2e édition Science et technologie, 1er cycle, 2e secondaire

Remerciements

Guide

Pour leur travail de révision scientifique réalisé avec rigueur et expertise, l’Éditeur tient à remercier :

Inés Escrivá, Jacynthe Gagnon, Jean-Sébastien Richer © 2016 TC Média Livres Inc. © 2011 Chenelière Éducation inc. Édition (2e édition) : Murielle Belley Édition (1re édition) : Murielle Belley, Anne Lavigne, Christiane Odeh Coordination (2e édition) : Marie-Noëlle Hamar Coordination (1re édition) : Garance Mousseau-Maltais, Samuel Rosa, Caroline Vial Révision linguistique : Marie-Noëlle Hamar Correction d’épreuves : Laurène Phélip Illustrations : Michel Rouleau, Marc Tellier Contenus interactifs Édition : Annie Fortier Coordination : Philippe Kham, Véronique Gagnon Rédaction : Jacynthe Gagnon, Suzanne Lavigne, Geneviève Leclerc, Denis Pinsonnault, Martin Roy Révision linguistique : Suzanne Lavigne Correction d’épreuves : Maryse Quesnel Recherche d’hyperliens : Murielle Belley Illustrations : Michel Rouleau, Yanick Vandal (Colpron)

TOUS DROITS RÉSERVÉS. Toute reproduction du présent ouvrage, en totalité ou en partie, par tous les moyens présentement connus ou à être découverts, est interdite sans l’autorisation préalable de TC Média Livres Inc. Les pages portant la mention « Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc. » peuvent être reproduites uniquement par l’enseignant dont les élèves disposent personnellement du cahier périssable faisant partie intégrante de l’ensemble didactique comprenant le présent ouvrage et exclusivement pour les élèves visés dans ce paragraphe. Toute utilisation non expressément autorisée constitue une contrefaçon pouvant donner lieu à une poursuite en justice contre l’individu ou l’établissement qui effectue la reproduction non autorisée. Dépôt légal : 2e trimestre 2016 Bibliothèque et Archives nationales du Québec Bibliothèque et Archives Canada Imprimé au Canada Gouvernement du Québec – Programme de crédit d’impôt pour l’édition de livres – Gestion SODEC.

Michel Caillier, professeur titulaire, Université Laval ; Denis Fyfe, consultant ; Luc Gaudreau, professeur titulaire, Université de Sherbrooke Jeffrey Keillor, professeur, Université d’Ottawa ; Benoît Leblanc, chargé de cours, Université de Sherbrooke Robert Lamontagne, astrophysicien, Université de Montréal.

Sources iconographiques Toutes les photos : Shutterstock et iStockphoto.

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Table des matières PLANIFICATION Présentation                                                                                                                     311 Planication                                                                                                                     311

SYNTHÈSE, RÉVISION DE FIN D’ANNÉE ET BILAN DE FIN DE CYCLE Présentation et sommaire                                                                                                   313 Synthèse                                                                                                                          314 L’univers matériel Chapitre 1 – L’organisation de la matière                                                                  314 Chapitre 2 – Les transformations de la matière                                                         316 L’univers vivant Chapitre 3 – La reproduction humaine                                                                     318 Chapitre 4 – La diversité et le maintien de la vie                                                        321 La Terre et l’espace Chapitre 5 – La Terre                                                                                             323 Chapitre 6 – Le système solaire                                                                              326 L’univers technologique Chapitre 7 – Les systèmes technologiques                                                               328 Chapitre 8 – Les forces et les mouvements                                                               330 Révision de n d’année                                                                                                       333 Bilan de n de cycle                                                                                                           349

LABORATOIRES ET ATELIERS (OUTILS D’ÉVALUATION) Présentation et sommaire                                                                                                   371 L’univers matériel Laboratoire 1 – La composition de la molécule d’eau CD1 CD3 Laboratoire 2 – La séparation des mélanges CD1



373



378



383

CD3

L’univers vivant Laboratoire 3 – La diffusion et l’osmose CD1 CD3

Laboratoire 4 – La couleur des feuilles et la photosynthèse CD1



389



394



400

CD3

La Terre et l’espace Laboratoire 5 – Les caractéristiques de différents sols CD1 CD3 Laboratoire 6 – Une simulation de l’orbite CD1

CD3

L’univers technologique Atelier 1 – Construire une éolienne (démarche de conception) CD1 CD3 Atelier 2 – L’analyse d’une pince à long bec (démarche d’analyse) CD2



CD3



405 412

309

TESTS DE CONNAISSANCES (OUTILS D’ÉVALUATION) Présentation et sommaire                                                                                                   419 L’univers matériel Chapitre 1 – L’organisation de la matière CD2

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Chapitre 2 – Les transformations de la matière CD2

420



424



428

L’univers vivant Chapitre 3 – La reproduction humaine CD2

Chapitre 4 – La diversité et le maintien de la vie CD2



433



438

La Terre et l’espace Chapitre 5 – La Terre CD2

Chapitre 6 – Le système solaire CD2



444

L’univers technologique Chapitre 7 – Les systèmes technologiques CD2



448

Chapitre 8 – Les forces et les mouvements CD2

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453

OUTILS SUPPLÉMENTAIRES Présentation et sommaire                                                                                                   459 Outil 1 – Identier le matériel et les instruments de laboratoire                                                460 Outil 2 – Identier les instruments et les outils de technologie                                                 462 Outil 3 – Respecter les règles de sécurité en laboratoire et en atelier                                          464 Outil 4 – Repérer les symboles de sécurité                                                                             465 Outil 5 – Présenter des résultats scientiques                                                                         466

OFFRE NUMÉRIQUE Offre numérique                                                                                                               471 Vue d’ensemble des activités interactives                                                                             476

310

Planification Le cahier Conquêtes propose une séquence d’apprentissage par univers, chaque univers comportant deux chapitres autonomes. Cette structure exible permet d’adapter le cahier au rythme des groupes classes, en modiant l’ordre de présentation des chapitres, au besoin. Ainsi, si on préfère alterner les univers, le tableau suivant suggère un ordre de présentation des chapitres qui diffère de celui du cahier. Des durées sont fournies à titre indicatif. Elles peuvent varier selon la composition des groupes. La planication couvre environ 78 des 100 heures prévues au programme d’études. Elle intègre les laboratoires, les ateliers, la révision de n d’année, le bilan de n de cycle et les tests de connaissances contenus dans le guide Conquêtes. Les heures restantes sont réservées aux SAÉ, aux activités complémentaires et aux imprévus. Concepts, révision, bilan, laboratoires, ateliers et tests de connaissances

Pages (C : cahier ; G : guide)

Durée (min)

Chapitre 1 : L’organisation de la matière (univers matériel)

450

Rappels : Identier le matériel et les instruments de laboratoire ; Respecter G : p. 462 à 465 les règles de sécurité en laboratoire et en atelier ; Repérer les symboles et 464 à 465 de sécurité

75

Les atomes

C : p. 4 à 9

75

Les éléments et le tableau périodique des éléments

C : p. 9 à 18

75

Les molécules

C : p. 18 à 22

75

Laboratoire 1 – La composition de la molécule d’eau

G : p. 373 à 377

75

Test de connaissances – chapitre 1

G : p. 420 à 423

75

Chapitre 4 : La diversité et le maintien de la vie (univers vivant)

495

La cellule, les gènes et les chromosomes

C : p. 107 à 112

90

Les intrants et les extrants

C : p. 112 à 114

30

Rappel : La démarche expérimentale

C : Couverture intérieure avant

30

Laboratoire 3 – La diffusion et l’osmose

G : p. 383 à 388

75

La diffusion et l’osmose

C : p. 115 à 120

75

La respiration cellulaire et la photosynthèse

C : p. 120 à 131

75

Laboratoire 4 – La couleur des feuilles et la photosynthèse

G : p. 389 à 393

75

Test de connaissances – chapitre 4

G : p. 433 à 437

45

Chapitre 7 : Les systèmes technologiques (univers technologique)

600

La gamme de fabrication

C : p. 221 à 227

85

Les systèmes technologiques

C : p. 228 à 236

85

Les composantes d’un système technologique

C : p. 237 à 243

85

Test de connaissances – chapitre 7

G : p. 448 à 452

75

Rappels : La démarche technologique de conception ; Identier les instruments et les outils de technologie

C : Couverture intérieure arrière G : p. 462 et 463

45

Atelier 1 – Construire une éolienne (démarche de conception)

G : p. 405 à 411

Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Conquêtes • Planification

225 311

Concepts, révision, bilan, laboratoires, ateliers et tests de connaissances (suite)

Pages (C : cahier ; G : guide)

Chapitre 2 : Les transformations de la matière (univers matériel)

Durée (min) 425

Les changements physiques et chimiques

C : p. 27 à 35

75

La conservation de la matière

C : p. 36 à 42

75

Les mélanges et les solutions

C : p. 43 à 49

50

La séparation des mélanges

C : p. 50 à 54

75

Laboratoire 2 – La séparation des mélanges

G : p. 378 à 382

75

Test de connaissances – chapitre 2

G : p. 424 à 427

75

Chapitre 5 : La Terre (Terre et espace)

900

Les types de roches

C : p. 138 à 147

225

Les minéraux

C : p. 148 à 161

225

Les sols

C : p. 161 à 168

75

Laboratoire 5 – Les caractéristiques de différents sols

G : p. 394 à 399

75

L’énergie

C : p. 169 à 180

225

Test de connaissances – chapitre 5

G : p. 438 à 443

75

Chapitre 8 : Les forces et les mouvements (univers technologique)

430

Les transformations de l’énergie

C : p. 255 à 263

85

Les machines simples

C : p. 263 à 275

85

Les mécanismes de transmission du mouvement ; Les mécanismes de transformation du mouvement

C : p. 276 à 285

80

Rappel : La démarche technologique d’analyse

C : Couverture intérieure arrière

30

Atelier 2 – L’analyse d’une pince à long bec (démarche d’analyse)

G : p. 412 à 417

75

Test de connaissances – chapitre 8

G : p. 453 à 457

75

Chapitre 6 : Le système solaire (Terre et espace)

450

La gravitation universelle

C : p. 185 à 191

75

L’organisation du système solaire

C : p. 192 à 201

75

Les aurores polaires

C : p. 203 à 206

50

Les comètes

C : p. 206 à 210

50

Les météorites et les impacts météoritiques

C : p. 210 à 215

50

Laboratoire 6 – Une simulation de l’orbite

G : p. 400 à 404

75

Test de connaissances – chapitre 6

G : p. 444 à 447

75

Chapitre 3 : La reproduction humaine (univers vivant)

450

Les organes reproducteurs

C : p. 62 à 69

75

Les gamètes et la fécondation

C : p. 70 à 75

75

La grossesse

C : p. 75 à 81

75

Les stades du développement humain

C : p. 82 à 87

75

La contraception ; Les infections transmissibles sexuellement et par le sang (ITSS)

C : p. 90 à 103

75

Test de connaissances – chapitre 3

G : p. 428 à 432

75

Révision de n d’année

G : p. 333 à 348

250

Bilan de n de cycle

G : p. 349 à 369

250

4700 minutes (ou 63 périodes de 75 minutes)

Total 312

Conquêtes • Planification

Reproduction interdite © TC Média Livres Inc.

Synthèse, révision de fin d’année et bilan de fin de cycle La section Synthèse, révision de n d’année et bilan de n de cycle offre une synthèse de chacun des chapitres Cette synthèse permet aux élèves de revoir les concepts essentiels étudiés Elle constitue un précieux outil de révision, qui peut être utilisé par les élèves à la n de chacun des chapitres ou au moment d’une révision globale, en n d’année La section Synthèse, révision de n d’année et bilan de n de cycle est complétée par : • une banque d’activités de révision de l’ensemble des concepts étudiés au cours de la 2e secondaire ; • une banque d’activités faisant le bilan de l’ensemble des concepts étudiés au cours du 1er cycle du secondaire Ces activités permettent aux élèves de se préparer aux évaluations de n d’année et de n de cycle

Sommaire Synthèse                                                                                                               

314

L’univers matériel Chapitre 1 – L’organisation de la matière                                                      

314

Chapitre 2 – Les transformations de la matière



316

Chapitre 3 – La reproduction humaine                                                         

318

Chapitre 4 – La diversité et le maintien de la vie

321

L’univers vivant



La Terre et l’espace Chapitre 5 – La Terre                                                                                  323 Chapitre 6 – Le système solaire                                                                    326 L’univers technologique Chapitre 7 – Les systèmes technologiques                                                     328 Chapitre 8 – Les forces et les mouvements                                                    330 Activités

Révision de n d’année                                                                                             333 Bilan de n de cycle



349

Corrigé

C-2 C-10

313

Nom :

Groupe :

Synthèse

Date :

Chapitre 1

1/2

Synthèse L’univers matériel Chapitre 1 L’organisation de la matière Les atomes • Les atomes (ou éléments) sont les plus petites particules de matière qui soient (voir la gure 1). • Le modèle atomique de Dalton résume les principales caractéristiques des atomes. – La matière, quel que soit son état, est constituée d’atomes. – Les atomes sont trop petits pour être visibles. – Les atomes sont les plus petits constituants de la matière et sont indivisibles. – Les atomes d’un même élément sont identiques entre eux. – Des atomes d’éléments différents ont des masses et des propriétés différentes. – Des atomes peuvent s’unir pour former des molécules. Figure 1 La mine d’un crayon est composée d’atomes de carbone (C).

Les éléments et le tableau périodique des éléments • Le tableau périodique des éléments répertorie plus d’une centaine d’atomes différents et regroupe tous les éléments présents dans l’Univers. Les éléments y sont classés selon plusieurs critères, notamment leur numéro atomique. Tableau 1 Le tableau périodique des éléments 1

2

H

He

Hydrogène 1

Hélium 4

3

4

5

6

7

8

9

10

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Lithium 7

Béryllium 9

Bore 11

Carbone 12

Azote 14

Oxygène 16

Fluor 19

Néon 20

11

12

13

14

15

16

17

18

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

Sodium 23

Magnésium 24

Aluminum 27

Silicium 28

Phosphore 31

Soufre 32

Chlore 35,5

Argon 40

25

26

29

30

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Potassium 39 37

19

Calcium 40 38

20

Scandium 45 39

21

Titane 48 40

22

Vanadium 51 41

23

Chrome 52 42

24

Manganèse 55 43

Fer 56 44

Cobalt 59 45

27

Nickel 59 46

28

Cuivre 63,5 47

Zinc 65 48

Gallium 70 49

31

Germanium 73 50

32

Arsenic 75 51

33

Sélénium 79 52

34

Brome 80 53

35

Krypton 84 54

36

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Rubidium 85

Strontium 88

Yttrium 89

Zirconium 91

Niobium 93

Molybdène 96

Technétium 98

Ruthénium 101

Rhodium 103

Palladium 106

Argent 108

Cadmium 112

Indium 115

Étain 119

Antimoine 122

Tellure 128

Iode 127

Xénon 131

56

57–71

78

79

Cs

Ba

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Césium 133

55

Baryum 137

Hafnium 178

Tantale 181

Tungstène 184

Rhénium 186

Osmium 190

Iridium 192

Platine 195

Or 197

Mercure 201

Thallium 204

Plomb 207

Bismuth 209

Polonium 209

Astate 210

Radon 222

87

88

89–103

72

104

73

105

74

106

75

107

76

108

Fr

Ra

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Francium 223

Radium 226

Rutherfordium 261

Dubnium 262

Seaborgium 263

Bohrium 262

Hassium 265

57

59

60

61

62

80

81

109

110

111

112

Mt

Ds

Rg

Cn

113

Meitnérium Darmstadtium Roentgenium Copernicium 266 269 272 285

63

64

65

66

82

114

Uut

Fl

Ununtrium 284

Flérovium 285

67

68

83

84

85

115

116

117

118

Uup

Lv

Uus

Uuo

69

70

71

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Cérium 140

Praséodyme 141

Néodyme 144

Prométhium 145

Samarium 150

Europium 152

Gadolinium 157

Terbium 159

Dysprosium 163

Holmium 165

Erbium 167

Thulium 169

Ytterbium 173

Lutécium 175

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

Actinium 227

Thorium 232

Protactinium 231

Uranium 238

Neptunium 237

Plutonium 244

Américium 243

Curium 247

Berkélium 247

Californium 251

Einsteinium 252

Fermium 257

Mendélévium 258

Nobélium 259

Lawrencium 262

Conquêtes • Synthèse

86

Ununpentium Livermorium Ununseptium Ununoctium 288 289 294 294

Lanthane 139 89

314

58

77

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Nom :

Groupe :

Synthèse

Date :

• Les cases du tableau périodique donnent habituellement les indications présentées dans la gure 2 sur chacun des éléments. • La couleur des cases du tableau périodique nous renseigne sur l’état d’un élément à température ambiante. Les éléments fabriqués par l’être humain (éléments synthétiques) ont une couleur de case distincte.

Chapitre 1

1

2/2

Numéro atomique

H

Symbole chimique

Hydrogène

Nom de l’élément

1

Masse atomique

Figure 2 Les indications habituelles d’une case du tableau périodique.

• Il existe des versions plus élaborées du tableau périodique. Elles donnent davantage d’indications sur chacun des éléments.

Les molécules • Une molécule est un assemblage d’au moins deux atomes unis par des liens chimiques. Il existe deux types de molécules : – les éléments, qui sont des substances pures constituées d’un seul type d’atomes ; – les composés, qui sont des substances constituées de molécules contenant des atomes différents. Les composés sont le type de molécules le plus fréquent.

CO2 2 atomes d’oxygène 1 atome de carbone

• Les molécules ont des propriétés différentes de celles des éléments qui les constituent. • Chaque molécule est désignée par une formule chimique qui indique le nombre d’atomes de chacun des éléments qui la constituent (voir la gure 3).

Figure 3 La formule chimique du dioxyde de carbone est CO2.

Tableau 2 Des exemples de molécules Élément

Composé

Ammoniac (NH3)

Eau (H2O)

Chlorure de sodium (NaCl)

Dioxyde de carbone (CO2)

Dioxygène (O2)

Propane (C3H8)

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Conquêtes • Synthèse

315

Nom :

Groupe :

Synthèse

Date :

Chapitre 2

1/2

Synthèse L’univers matériel Chapitre 2 Les transformations de la matière Les changements physiques et chimiques Tableau 1 Les principales caractéristiques des changements physiques et chimiques Changements physiques

Changements chimiques

Nature de la substance

• La nature de la substance n’est pas modifiée.

• La nature de la substance est modifiée.

Molécules

• Les mêmes molécules sont présentes avant et après la transformation.

• Les molécules présentes après la transformation ne sont pas les mêmes qu’avant la transformation.

Propriétés caractéristiques

• Les propriétés caractéristiques sont généralement conservées.

• Les propriétés caractéristiques ne sont pas conservées.

Réversibilité ou irréversibilité

• Le changement est généralement réversible.

• Le changement est généralement irréversible.

Exemples

• Changements réversibles : – Changements d’état – Mélanges – Séparation de mélanges • Changements irréversibles : – Changements de forme

• • • •

Combustion Corrosion Polymérisation Synthèse

• Certains indices permettent de reconnaître un changement chimique : – un changement de couleur ; – le dégagement de gaz ou l’effervescence ; – le dégagement important de chaleur ou – l’émission de lumière ; l’absorption importante de chaleur ; − la formation d’un précipité. • Les enzymes, de très grosses molécules spécialisées, rendent possibles les changements chimiques chez les êtres vivants.

La conservation de la matière Au cours d’une transformation physique ou chimique, la matière est conservée. Ce fait se rattache à la loi de la conservation de la matière. Tableau 2 La loi de la conservation de la matière Aspect de la loi

Description

Conservation de la masse

La masse totale des substances présentes avant la transformation est égale à la masse totale de celles présentes après la transformation.

Conservation du nombre d’atomes

Le nombre d’atomes des différents éléments est le même avant et après la transformation.

Conservation de la nature des atomes

Un élément reste le même au cours de la transformation.

316

Conquêtes • Synthèse

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Nom :

Groupe :

Avant la transformation CH4

Synthèse

Date :

Chapitre 2

2/2

Après la transformation 2 O2

O2

2 H2O

Figure Un exemple qui illustre la conservation de la matière au cours d’un changement chimique : la combustion du méthane (CH4).

Les mélanges et les solutions • Un mélange est une association de plusieurs substances. Il existe deux types de mélanges : les mélanges homogènes et les mélanges hétérogènes. Tableau 3 Les mélanges homogènes et les mélanges hétérogènes Mélanges homogènes

• Présentent une seule phase visible. • Il est impossible de distinguer leurs constituants. • Exemples : air, eau, solution.

Mélanges hétérogènes

• Présentent plusieurs phases visibles. • On peut distinguer leurs différents constituants. • Exemples : vinaigrette, mélange de sable et de roches.

• Une solution est un mélange homogène dans lequel un soluté, généralement solide, est dissous dans un solvant, généralement liquide. • L’eau est le solvant le plus courant. Une solution à base d’eau est transparente et ne présente qu’une seule phase visible.

La séparation des mélanges • Il est possible de séparer les différents constituants d’un mélange en appliquant une ou plusieurs techniques de séparation des mélanges. • Le choix de la technique ou des techniques de séparation se fait en fonction de l’état des constituants à séparer et selon le type de mélange, homogène ou hétérogène. Tableau 4 Les techniques de séparation des mélanges et leur principe de fonctionnement Technique

Principe de fonctionnement

Filtration

Un filtre de tissu ou de papier laisse passer les liquides et retient les particules solides.

Tamisage

Un tamis (grille) laisse passer les particules fines et retient les plus grosses.

Décantation

Les substances lourdes se déposent au fond, du fait de la gravité.

Centrifugation

La décantation est accélérée par la force centrifuge (par rotation).

Évaporation

Un liquide est évaporé par chauffage. Un solide, dissous ou non, est récolté.

Distillation

Des liquides formant un mélange homogène sont séparés par chauffage grâce à leur différence de points d’ébullition.

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Conquêtes • Synthèse

317

Nom :

Groupe :

Synthèse

Date :

Chapitre 3

1/3

Synthèse L’univers vivant Chapitre 3 La reproduction humaine Les organes reproducteurs • Les organes reproducteurs sont l’ensemble des organes qui servent à la reproduction. • Les organes reproducteurs masculins produisent les gamètes mâles et assurent leur dépôt dans les voies génitales de la femme (voir la gure 1). • Les organes reproducteurs féminins produisent les gamètes femelles et assurent le développement du futur bébé (voir la gure 2). • Les organes génitaux féminins externes (grandes et petites lèvres, entrée du vagin [orice vaginal], hymen, clitoris, glandes de Bartholin) ne font pas partie des organes reproducteurs. Ils protègent les organes internes et sont essentiels à la copulation.

Figure 1

Figure 2

318

1

Pénis • Permet la copulation. • Se termine par le gland, qui est protégé par le prépuce.

2

Testicules • Produisent les spermatozoïdes et sécrètent une hormone. • Sont protégés par le scrotum.

3

Épididyme • Coiffe les testicules. • Garde les spermatozoïdes en réserve.

4

Prostate, 5 vésicules séminales et 6 glandes de Cowper Glandes qui sécrètent des substances qui forment le sperme et neutralisent l’acidité de l’urètre.

7

Canal déférent, 8 canal éjaculateur et 9 urètre Canaux empruntés par les spermatozoïdes, puis par le sperme, de l’épididyme jusqu’à l’extérieur du corps.

Les principaux organes reproducteurs masculins. 1

Trompes de Fallope • Captent les ovules et les acheminent vers l’utérus. • Constituent le lieu de la fécondation.

2

Ovaires • Produisent les ovules. • Sécrètent des hormones sexuelles.

3

Utérus • Accueille l’embryon, qui niche dans l’endomètre. • Fournit tout ce qui est nécessaire au développement de l’embryon et du fœtus.

4

Vagin • Sert à la copulation. • Permet l’écoulement du flux menstruel. • Fournit un passage pour l’expulsion du bébé au terme de la grossesse.

Les principaux organes reproducteurs féminins. Conquêtes • Synthèse

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Nom :

Groupe :

Synthèse

Date :

Chapitre 3

2/3

Les gamètes et la fécondation • Les gamètes sont des cellules sexuelles spécialisées qui assurent la reproduction des individus. Les spermatozoïdes sont les gamètes mâles et les ovules, les gamètes femelles. • La fécondation est la rencontre d’un spermatozoïde et d’un ovule qui fusionnent pour ne former qu’une seule cellule, le zygote.

La grossesse La grossesse est un processus d’une durée d’environ 40 semaines. Ovulation

Fécondation

Division et nidation

Après 8 semaines

Entre la 38e et la 40e semaine

Ovule

Zygote

Embryon

Fœtus

Bébé

Figure 3

Le processus de la grossesse.

Les stades du développement humain Les stades de développement humain sont les étapes successives que traverse un individu au cours de sa vie. Enfance (de la naissance aux premiers signes de la puberté) 1

Figure 4

2

Adolescence (puberté)

Âge adulte (de la majorité civile à la mort) 3

Les stades de développement humain.

La contraception • La contraception est l’ensemble des moyens qui sont utilisés pour éviter une grossesse et qui ont une action temporaire et réversible. • Les moyens de contraception sont nombreux et variés. Ils sont choisis en fonction des besoins des personnes qui les utilisent, après évaluation de leurs avantages et de leurs inconvénients. Une personne doit, par exemple, envisager une protection contre les infections transmissibles sexuellement et par le sang (ITSS) lorsqu’elle n’a pas de partenaire stable. Tableau 1 Les moyens de contraception Moyen de contraception

Taux d’efficacité

Protection contre les ITSS

Ordonnance médicale

Possibilité d’effets secondaires

Pilule contraceptive

Élevé

Non

Oui

Oui

Elle nécessite une régularité absolue.

Contraceptif injectable

Élevé

Non

Oui

Oui

Il provoque des saignements irréguliers entre les cycles menstruels.

Anneau vaginal contraceptif

Élevé

Non

Oui

Oui

L’insertion requiert une certaine habileté.

Timbre contraceptif

Élevé

Non

Oui

Oui

Il peut se décoller.

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Autres inconvénients

Conquêtes • Synthèse

319

Nom :

Groupe :

Synthèse

Date :

Chapitre 3

3/3

Tableau 1 Les moyens de contraception (suite) Taux d’efficacité

Protection contre les ITSS

Ordonnance médicale

Possibilité d’effets secondaires

Condom masculin ou féminin

Élevé

Oui

Non

Non1

Il doit être utilisé avant chaque relation sexuelle. L’insertion du condom féminin requiert une certaine habileté.

Stérilet2

Élevé

Non

Oui

Oui

Il entraîne un risque d’infection.

Spermicide

Moyen à élevé

Non

Non

Non1

Il doit être utilisé avant chaque relation sexuelle, en combinaison avec un autre moyen de contraception.

Cape cervicale et diaphragme

Moyen à élevé

Non

Oui

Non1

Leur insertion requiert une certaine habileté.

Contraceptif oral d’urgence

Moyen à élevé3

Non

Non

Oui

Il constitue une méthode de contraception d’exception, disponible sur demande seulement.

Moyen de contraception

1 2 3

Autres inconvénients

Ce moyen de contraception peut causer des allergies ou de l’irritation. Le stérilet empêche l’implantation de l’embryon dans l’utérus. Le taux d’efficacité varie selon le temps écoulé entre la relation sexuelle et la prise du contraceptif.

Les infections transmissibles sexuellement et par le sang (ITSS) • Les ITSS présentent un danger : elles peuvent causer la stérilité, mettre en péril la santé du fœtus au cours d’une grossesse et se propager facilement et rapidement entre les individus. Certaines ITSS peuvent même entraîner la mort. • Plusieurs ITSS sont souvent asymptomatiques pendant un certain temps et, de ce fait, les personnes ignorant qu’elles sont infectées peuvent contribuer à transmettre l’infection à d’autres. Tableau 2 Les principales ITSS et leur traitement Traitement antibiotique

• Gonorrhée • Infection à chlamydia • Syphilis

Traitement antiparasitaire

• Morpions • Gale

Traitement à l’aide d’une crème ou retrait du condylome

• Virus du papillome humain (VPH) (vaccin préventif)

Aucun traitement une fois l’ITSS contractée

• Hépatite B (vaccin préventif) • Herpès génital • VIH

• L’utilisation du condom offre la meilleure protection contre la plupart des ITSS. Il est essentiel de passer un examen de dépistage avant d’arrêter l’utilisation du condom avec un partenaire stable. • Lorsqu’une personne apprend qu’elle a contracté une ITSS, elle doit : – avertir son ou sa partenaire ainsi que ses récents partenaires ; – s’abstenir d’avoir des relations sexuelles non protégées et suivre les recommandations du médecin.

320

Conquêtes • Synthèse

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Synthèse Chapitre 4

1/2

Synthèse L’univers vivant Chapitre 4 La diversité et le maintien de la vie La cellule, les gènes et les chromosomes • Un chromosome est un brin d’ADN allongé et organisé, visible dans le noyau de la cellule au moment de sa division. L’ensemble des chromosomes d’un individu contient les gènes de cet individu et est caractéristique d’une espèce. • Un gène est une région d’un chromosome qui transmet l’ordre de fabriquer une molécule remplissant une fonction dans l’organisme ou déterminant un caractère particulier. L’ensemble des gènes contient le code des caractères héréditaires, c’est-à-dire des caractères qui peuvent être transmis à la génération suivante. Noyau de la cellule

Chromosome (contient des gènes) Figure 1

Une cellule et un chromosome (contient des gènes).

Les intrants et les extrants Intrants Éléments qui entrent dans un système (dans une cellule, par exemple) pour que ce dernier puisse obtenir la matière et l’énergie nécessaires à son fonctionnement : eau, sucre, dioxygène (O2), etc.

Figure 2

Extrants Éléments qui sortent d’un système (d’une cellule, par exemple) parce qu’ils n’ont pas été utilisés ou qu’ils constituent des déchets : eau, dioxyde de carbone (CO2), énergie, etc.

Les intrants et les extrants de la cellule.

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Conquêtes • Synthèse

321

Nom :

Groupe :

Synthèse

Date :

Chapitre 4

2/2

La diffusion et l’osmose La diffusion et l’osmose sont deux mécanismes passifs qui permettent à la cellule d’échanger des substances avec son milieu. La comparaison de la diffusion et de l’osmose Diffusion

Osmose

Situation de départ

Déséquilibre dans les concentrations de soluté

Déséquilibre dans les concentrations de soluté

Mouvement des molécules

Les molécules de soluté passent d’une région (ou d’une solution) où elles sont concentrées vers une région (ou une solution) où elles le sont moins, jusqu’à ce que les concentrations de soluté soient égales partout.

Les molécules de solvant traversent la membrane cellulaire (semi-perméable), de la région la moins concentrée en soluté vers la région la plus concentrée en soluté, jusqu’à ce que les concentrations soient égales partout.

Illustration

Avant

Après

Avant

Après

La respiration cellulaire et la photosynthèse • La respiration cellulaire est une réaction chimique qui permet aux cellules animale et végétale d’accomplir leurs activités en produisant de l’énergie à partir du glucose (voir la gure 3). • La photosynthèse est une réaction chimique qui permet aux végétaux, aux algues et à certaines bactéries d’utiliser l’énergie lumineuse pour fabriquer leur nourriture et emmagasiner de l’énergie (voir la gure 4). Extrants

Intrants Dioxygène (O2) Glucose (énergie chimique)

Énergies chimique et thermique Dioxyde de carbone (CO2) Eau

Figure 3

La respiration cellulaire.

Intrants

Extrants

Dioxyde de carbone (CO2)

Glucose (énergie chimique)

Énergie lumineuse

Dioxygène (O2)

Eau

Figure 4

322

La photosynthèse. Conquêtes • Synthèse

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Synthèse Chapitre 5

1/3

Synthèse La Terre et l’espace Chapitre 5 La Terre Les types de roches Une roche est un assemblage d’espèces minérales identiques ou d’espèces minérales différentes. Les roches forment la croûte terrestre. Types de roches

Roches ignées

Roches sédimentaires

Roches métamorphiques

• Sont le résultat du refroidis­ sement et de la cristallisation du magma. • Se trouvent essentiellement dans les croûtes continentales et océaniques.

• Sont le résultat du dépôt de couches successives de sédiments compactés et cimentés. • Se trouvent sur la surface terrestre et dans les fonds marins. • Peuvent contenir des fossiles.

• Leur texture et leurs minéraux ont subi des transformations (métamorphisme) après une exposition à des températures élevées et à de fortes pressions. • Se forment dans les pro­ fondeurs de la Terre.

Sont de deux types, selon leur mode de formation : • Roches ignées extrusives Elles se forment à la surface de la Terre (lave qui jaillit des volcans), là où le magma refroidit rapidement. Elles ont une texture fine ou vitreuse. Leurs cristaux sont petits ou inexistants. • Roches ignées intrusives Elles se forment sous la surface de la Terre, là où le magma refroidit lentement. Elles ont une texture grenue (cristaux visibles à l’œil nu).

Sont de plusieurs types, selon leur mode de formation : • Roches d’origine détritique Elles proviennent de l’érosion des roches existantes. • Roches d’origine biochimique Elles résultent de la minérali­ sation d’êtres vivants ou de la décomposition d’organismes morts. • Roches d’origine chimique Elles proviennent de l’éva­ poration des eaux et de la minéralisation des solutions chimiques.

Types de roches susceptibles de se transformer en roches métamorphiques : • Roches ignées ; • Roches sédimentaires ; • Roches métamorphiques ; elles peuvent se transformer en d’autres roches métamorphiques.

Figure 1

Les types de roches.

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Conquêtes • Synthèse

323

Nom :

Groupe :

Synthèse

Date :

Chapitre 5

2/3

Les minéraux • Un minéral est une substance naturelle dont la composition chimique peut varier. Il se présente généralement sous la forme d’un cristal. • On peut identier un minéral au moyen de ses propriétés et à l’aide d’une clé d’identication des minéraux. Tableau 1 Les propriétés des minéraux et leur observation Propriété du minéral

Méthode d’observation

Éclat (métallique, submétallique, non métallique)

Observer l’échantillon en le faisant tourner devant une source lumineuse.

Dureté

Rayer l’échantillon et classer la rayure selon l’échelle de Mohs, de 1 à 10.

Couleur du trait

Frotter l’échantillon sur une plaque de porcelaine non émaillée et observer la couleur du trait.

Couleur

Observer la couleur de l’échantillon sur une cassure fraîche.

Magnétisme

Placer un aimant près de l’échantillon et observer si une attraction ou une répulsion se produit.

Effervescence

Rayer l’échantillon et déposer une goutte d’acide chlorhydrique (HCl) sur la rayure fraîche ou sur la poudre du minéral, et observer s’il y a effervescence.

Forme cristalline et clivage

Observer la forme cristalline de l’échantillon. Il peut être nécessaire de casser l’échantillon pour vérifier la présence ou non d’un plan de clivage.

Masse volumique

Déterminer la masse de l’échantillon avec une balance, puis déterminer son volume avec un cylindre gradué ou un vase à trop-plein. Diviser la masse de l’échantillon par son volume.

Les sols • Le sol est la couche supercielle de la croûte terrestre. • Le sol est formé par l’altération de la roche-mère et par l’enrichissement en matière organique, c’està-dire en humus (débris d’origine végétale et animale). • Le sol contient de l’air, de l’eau, des minéraux et de la matière organique. • On dénit la texture d’un sol par la dimension des particules qui le composent. L’agencement des particules dénit la structure d’un sol. Tableau 2 Les sols et leurs caractéristiques Sol

Texture et structure

Culture

Sol sableux

• • • • •

Sol limoneux

• Contient surtout du limon. • Est formé de particules qui tiennent ensemble lorsqu’on le serre dans la main. • Ses particules sont relativement serrées ; l’air et l’eau y circulent plus ou moins facilement. • Est sensible à l’érosion. • Une croûte se forme à sa surface en période de sécheresse.

324

Contient surtout du sable. Est très poreux ; l’eau s’y écoule rapidement. Sèche et se réchauffe facilement, car l’air y circule aisément. Est sensible à l’érosion par le vent. Est formé de particules qui glissent entre les doigts.

Conquêtes • Synthèse

• • • • •

Asperge Carotte Pomme de terre Fraisier Cactus

• Blé • Maïs • Betterave

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Synthèse

Date :

Chapitre 5

3/3

Tableau 2 Les sols et leurs caractéristiques (suite) Sol

Texture et structure

Culture

Sol argileux

• Contient surtout de l’argile. • Est lourd et compact ; ses particules demeurent collées lorsqu’on les presse dans la main. • Sa structure est très serrée et laisse peu de place à la circulation de l’air et de l’eau. • Retient bien l’eau et l’engrais.

• • • •

Tomate de champ Maïs Orge Soya

Sol humifère

• Contient surtout de la matière organique. • Ses particules sont relativement lâches ; elles glissent entre les doigts et laissent l’eau s’écouler facilement. • Peut retenir les éléments fertilisants et une grande quantité d’eau sans devenir collant. • Est sensible à l’érosion par le vent.

• Grande variété de légumes

L’énergie • L’énergie est la capacité que possède la matière de changer d’état ou d’effectuer un travail entraînant un mouvement, de la chaleur ou de la lumière. • Plusieurs ressources naturelles procurent de l’énergie. Elles sont classées en deux catégories : les ressources énergétiques renouvelables et les ressources énergétiques non renouvelables. Ressources énergétiques

Ressources énergétiques renouvelables

Ressources énergétiques non renouvelables

Elles ne sont pas détruites du fait de leur utilisation et possèdent la capacité de se renouveler.

Elles sont détruites du fait de leur utilisation ou ont une capacité de renouvellement très lente.

Exemples de ressource et formes d’énergie • Le Soleil (énergie solaire) • La biomasse, constituée de tous les êtres vivants ainsi que des déchets qu’ils rejettent dans l’environnement (énergie thermique) • Le vent (énergie éolienne) • L’eau (énergie hydraulique, énergie marémotrice) • La chaleur du sous-sol (énergie géothermique)

Exemples de ressource et formes d’énergie • Les combustibles fossiles, dont le pétrole, le charbon et le gaz naturel (énergie thermique, énergie électrique, etc.) • Les noyaux des atomes (énergie nucléaire)

Figure 2

Les catégories de ressources énergétiques.

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Conquêtes • Synthèse

325

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Synthèse

Date :

Chapitre 6

1/2

Synthèse La Terre et l’espace Chapitre 6 Le système solaire La gravitation universelle • La gravitation est le phénomène par lequel deux corps s’attirent mutuellement à cause de leur masse. La force gravitationnelle (ou gravité) est la force d’attraction entre les corps. • Plus la masse d’un corps est grande, plus sa force d’attraction est importante. • Plus la distance entre deux corps augmente, plus la force gravitationnelle diminue. • Le poids est l’effet combiné de la force gravitationnelle et de la masse d’un objet. • L’orbite est le mouvement d’un corps qui, attiré par la force gravitationnelle d’un astre plus massif que lui, tourne autour de cet astre. Un corps qui tourne autour d’un autre est un satellite.

L’organisation du système solaire • Le système solaire est constitué d’une étoile, le Soleil, autour de laquelle gravitent huit planètes ainsi qu’un grand nombre d’autres astres de plus faible masse.

Neptune

Uranus

Saturne Jupiter

Soleil

Mercure Vénus Terre

Figure 1

Mars

Le Soleil et les huit planètes formant le système solaire.

• Le Soleil représente à lui seul presque toute la masse du système solaire. Les réactions nucléaires qui s’y produisent libèrent une grande quantité d’énergie sous forme de lumière et de chaleur. • Les planètes du système solaire sont des astres qui possèdent les caractéristiques suivantes : 1. Elles sont en orbite autour du Soleil ; 2. Elles ont une forme à peu près sphérique ; 3. Elles ont fait le vide autour d’elles (il n’y a plus de corps de taille comparable à la leur sur une orbite proche, à l’exception de leurs propres satellites). 326

Conquêtes • Synthèse

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Synthèse

Date :

Chapitre 6

2/2

Les aurores polaires Une aurore polaire est une formation lumineuse causée par la rencontre des particules du vent solaire avec les gaz de la thermosphère.

Soleil

Terre

Particules de vent solaire déviées vers les pôles par le champ magnétique terrestre

Figure 2

Lignes de champ magnétique

La formation des aurores polaires.

Les comètes • Une comète est un astre de petite dimension dont le noyau est constitué de glace, de poussières et de gaz à l’état solide (voir la gure 3). • Les comètes tournent en orbite autour du Soleil en suivant une trajectoire elliptique. Lorsqu’une comète s’approche du Soleil, les gaz à l’état solide de son noyau se subliment et forment une chevelure autour de ce dernier. Les poussières et les gaz libérés sont poussés derrière la comète par le vent solaire pour former deux queues, qui s’étendent sur des dizaines de millions de kilomètres (voir la gure 4).

Soleil Queues Noyau Chevelure

Figure 3

Les parties d’une comète.

Figure 4 La position des queues d’une comète durant sa révolution autour du Soleil.

Les météorites et les impacts météoritiques • Les météores (ou étoiles lantes) sont de petits débris provenant de l’espace. Ils se désintègrent complètement dans l’atmosphère terrestre, laissant derrière eux une traînée lumineuse. • Les météorites sont des débris provenant de l’espace qui ne se désintègrent pas entièrement pendant leur traversée de l’atmosphère terrestre. • On appelle impact météoritique la rencontre d’une météorite avec la surface de la Terre. Les météorites de grande taille laissent sur la surface terrestre une cicatrice de forme circulaire nommée cratère d’impact (ou astroblème).

Figure 5 Le réservoir Manicouagan : un cratère d’impact météoritique sur le territoire québécois.

• Le territoire québécois présente plusieurs cratères d’impact (voir la gure 5). Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

Conquêtes • Synthèse

327

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Synthèse

Date :

Chapitre 7

1/2

Synthèse L’univers technologique Chapitre 7 Les systèmes technologiques La gamme de fabrication • La gamme de fabrication est un document qui fournit toute l’information technique nécessaire à la fabrication d’une pièce ou d’un ensemble de pièces d’un objet technique. • Le mesurage et le traçage, le sciage, le perçage, le ponçage et la nition sont des phases qui apparaissent généralement dans une gamme de fabrication.

Nom de la pièce à fabriquer.

Objet dont la pièce fait partie.

La gamme de fabrication des côtés de la maison d’oiseau ne comporte qu’une feuille.

Dessin ou photo de la pièce à fabriquer. Ce dessin porte le numéro 1.

GAMME DE FABRICATION ÉLÉMENT : Côté

DESSIN DE LA PIÈCE

ENSEMBLE : Maison d’oiseau GAMME : No 1

FEUILLE : 1 de 1

DESSIN : No 1

REPÈRE : A

NOMBRE : 2

MATÉRIAU : contreplaqué extérieur de 13 mm (1/2 po) d’épaisseur

No

PHASE OU OPÉRATION

10

MESURAGE ET TRAÇAGE

11

Mesurer et tracer un rectangle de 150 mm sur 210 mm sur la feuille de contreplaqué.

Numéro de la phase ou de l’opération à réaliser.

Figure 1

328

Nombre de pièces identiques à fabriquer.

CROQUIS OU PHOTO

MACHINE-OUTIL OU OUTILLAGE - Équerre - Règle - Crayon

Repère permettant de retrouver la pièce dans le dessin d’ensemble.

Dessin ou photo illustrant l’opération.

Outils nécessaires pour la réalisation de la phase.

Une partie d’une gamme de fabrication et l’information qu’on y trouve.

Conquêtes • Synthèse

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Chapitre 7

2/2

Les systèmes technologiques Un système technologique est un ensemble de composantes liées entre elles et qui interagissent de manière à remplir une fonction précise. Fonction globale Griller des tranches de pain. Fente du boîtier et guide

Manette

Intrants • Tranche de pain • Électricité • Force musculaire

Thermostat

Contrôle • Thermostat • Manettes

Procédé • Chauffage des éléments

Extrants • Tranche de pain grillée • Chaleur Figure 2

Le schéma des caractéristiques d’un système technologique : le grille-pain.

Les composantes d’un système technologique Les composantes d’un système technologique sont les éléments qui servent à faire fonctionner ce dernier (pièces, mécanismes, appareils, etc.). Quelques composantes d’un grille-pain et leur fonction Composante

Fonction

Fente du boîtier

Recevoir la tranche de pain.

Thermostat

Régler la température de cuisson.

Manette

Abaisser le chariot contenant la tranche de pain.

Guide

Maintenir la tranche de pain en place.

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Conquêtes • Synthèse

329

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Synthèse

Date :

Chapitre 8

1/3

Synthèse L’univers technologique Chapitre 8 Les forces et les mouvements Les transformations de l’énergie • Différentes formes d’énergie sont disponibles, qu’elles soient naturelles ou qu’elles proviennent d’une transformation. Tableau 1 Quelques formes d’énergie Forme d’énergie

Provenance

Exemples d’utilisation

Énergie éolienne

Mouvement produit par le vent

Éolienne

Énergie solaire

Rayonnement du Soleil

Panneau solaire

Énergie hydraulique

Mouvement de l’eau

Barrage hydroélectrique

Énergies fossiles

Pétrole, gaz naturel, etc.

Moteur à essence

Énergie nucléaire

Réactions se produisant dans le noyau de certains atomes

Centrale nucléaire

Énergie chimique

Réactions chimiques

Pile, aliments

Énergie électrique

Déplacement de l’électricité

Grille-pain

Énergie thermique

Source de chaleur

Centrale géothermique

Énergie mécanique

Mouvement d’un objet

Pédalier de bicyclette

Énergie lumineuse

Rayonnement d’une source de lumière

Lampes utilisées dans les serres

• La transformation de l’énergie est la conversion d’une forme d’énergie en une autre.

Énergie chimique

Figure 1

Énergie électrique

Énergie lumineuse

Les transformations de l’énergie dans une torche électrique.

• Toutes les formes d’énergie, qu’elles résultent ou non d’une transformation, sont associées à au moins une manifestation de l’énergie (rayonnement, chaleur, mouvement). Tableau 2 Quelques manifestations de l’énergie Rayonnement

• Lumière émise par le Soleil • Lumière émise par une tablette numérique

330

Conquêtes • Synthèse

Chaleur

• Système de chauffage d’une chambre • Feu de camp

Mouvement

• Roues d’une chaise de bureau • Pales d’un ventilateur

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Groupe :

Synthèse

Date :

Chapitre 8

2/3

Les machines simples • Une machine simple est un dispositif qui facilite l’accomplissement d’un travail soit en réduisant la force nécessaire, soit en changeant la direction de la force à appliquer. Dans ce cas, l’effort doit être exercé sur une plus grande distance. • Il y a deux grandes familles de machines simples : la famille des plans inclinés et la famille des leviers. Tableau 3 Les familles de machines simples Famille des plans inclinés

Famille des leviers

• Le plan incliné • Le coin • La vis

• Le levier • La roue et l’essieu • La poulie

• On distingue trois types de leviers : le levier inter-appui, le levier inter-résistant et le levier inter-moteur. Tableau 4 Les types de leviers Levier inter-appui (F-P-C ou point d’appui au centre)

Levier inter-résistant (F-C-P ou charge au centre)

La force motrice (F) et la charge (C) sont situées de part et d’autre du pivot (P). (Exemples : une balance à plateaux, une pince.)

La charge (C) [force résistante] est située entre la force motrice (F) et le pivot (P). (Exemples : une brouette, un cassenoisettes.)

Levier inter-moteur (C-F-P ou force motrice au centre)

La force motrice (F) est appliquée entre le pivot (P) et la charge (C). (Exemple : dans l’utilisation d’un bâton de base-ball, le coude du joueur joue le rôle du pivot, les muscles de l’avant-bras fournissent la force motrice et la charge (la balle) est frappée par l’extrémité du bâton.)

Les mécanismes de transmission du mouvement Les mécanismes de transmission du mouvement sont des mécanismes composés de pièces qui transmettent un même type de mouvement d’une partie à une autre de l’ensemble. Engrenage

Roues de friction

Courroie et poulies Courroie

Poulies

Roues dentées

Chaîne et roues dentées Chaîne

Roues dentées

Figure 2

Roue dentée et vis sans fin Vis sans fin

Roue dentée

Des mécanismes de transmission du mouvement.

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Conquêtes • Synthèse

331

Nom :

Groupe :

Synthèse

Date :

Chapitre 8

3/3

Les mécanismes de transformation du mouvement Les mécanismes de transformation du mouvement sont des mécanismes composés de pièces qui transmettent un mouvement différent d’une partie à une autre de l’ensemble. Un mouvement de rotation peut ainsi être transformé en mouvement de translation ou l’inverse. Bielle et manivelle

Pignon et crémaillère

Pignon

Crémaillère Bielle

Manivelle

Vis et écrou

Vis sans fin et crémaillère Vis sans fin

Vis

Crémaillère

Écrou

Came et tige-poussoir Sans galet

Avec galet

Came Tige-poussoir

Figure 3

332

Came Tige-poussoir

Galet

Des mécanismes de transformation du mouvement.

Conquêtes • Synthèse

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Date :

Révision de n d’année 1/16

Révision de n d’année L’univers matériel CHAPITRE 1 L’organisation de la matière 1

Parmi les énoncés suivants, lequel correspond à l’une des caractéristiques du modèle atomique de Dalton ? Encerclez votre réponse. a) La plupart des substances et des objets sont composés d’atomes. b) L’atome est composé de particules plus petites que lui. c) Des atomes d’éléments différents ont des masses différentes. d) Tous les atomes sont identiques entre eux. e) Les atomes peuvent être divisés.

2

Parmi les énoncés suivants, lequel correspond à l’un des principes de la classification du tableau périodique des éléments ? Encerclez votre réponse. a) Le tableau périodique présente toutes les substances qui existent dans l’Univers. b) Les éléments du tableau périodique sont classés par ordre de numéro atomique. c) Les éléments du tableau périodique sont classés par ordre de masse. d) Le numéro atomique indique la masse d’un élément. e) Les symboles chimiques des éléments changent d’une langue à l’autre.

3

Indiquez si les substances suivantes sont des éléments, des molécules ou des composés. Plusieurs réponses sont possibles pour une même substance. Substance

Élément

Molécule

Composé

a) Pb b) C2H6 c) Br2 d)

e)

f)

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Conquêtes • Révision de fin d’année

333

Nom :

Groupe :

Date :

Révision de n d’année 2/16

4

Donnez le nom et le nombre de chacun des atomes qui composent les molécules suivantes. a) H2O2 : b) CH4 : c) H2SO4 :

5

Donnez la formule chimique de la molécule formée par les combinaisons d’atomes. a) Deux atomes de carbone et deux atomes d’hydrogène : b) Trois atomes d’oxygène : c) Un atome d’hydrogène, un atome d’azote et trois atomes d’oxygène :

CHAPITRE 2 Les transformations de la matière 6

Le tableau suivant présente des particules de matière avant et après une transformation. Selon l’assemblage des particules, indiquez s’il s’agit d’un changement physique ou chimique. Avant la transformation

Après la transformation

Type de changement

a)

b)

c)

d)

7

Nommez trois indices de changements chimiques.

8

Parmi les énoncés suivants, lequel correspond à un changement chimique ? Encerclez votre réponse. a) Les molécules sont les mêmes avant et après la transformation. b) La substance a conservé ses propriétés après la transformation. c) La substance n’a subi qu’un changement d’état au cours de la transformation. d) Les atomes se sont combinés de façon différente au cours de la transformation.

334

Conquêtes • Révision de fin d’année

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Nom :

9

Groupe :

Date :

Révision de n d’année 3/16

Parmi les énoncés suivants, lequel correspond à un changement physique ? Encerclez votre réponse. a) Une nouvelle substance s’est formée, avec de nouvelles propriétés, au cours de la transformation. b) Les atomes se sont combinés de façon différente au cours de la transformation. c) La substance n’a subi qu’un changement d’état au cours de la transformation. d) Les molécules ne sont pas les mêmes avant et après la transformation.

10 Parmi les mélanges suivants, lequel décrit correctement une solution dont le solvant est l’eau ? a) Mélange hétérogène et transparent b) Mélange homogène et transparent c) Mélange d’apparence homogène et opaque d) Mélange comportant une phase solide et une phase liquide 11

Justin fait chauffer 43,88 g de la substance A en présence de dioxygène (O2) dans l’air. Après cette opération, il obtient 57,30 g d’une nouvelle substance B. Calculez la masse de dioxygène qui a réagi avec la substance A.

12 Pour chacun des types de mélange suivants, indiquez la technique de séparation appropriée. a) Mélange hétérogène de deux liquides : b) Mélange de sable et de gravier : c) Eau salée : d) Mélange d’un liquide et de solides en suspension : e) Mélange homogène d’eau et d’alcool :

L’univers vivant CHAPITRE 3 La reproduction humaine 13 Nommez les structures pointées sur les schémas des organes reproducteurs féminins et masculins.

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Conquêtes • Révision de fin d’année

335

Nom :

Groupe :

Révision Révision de de n n d’année d’année

Date :

4/16 1/17

14 Complétez le tableau suivant. Les gamètes Illustration

Genre (mâle ou femelle)

Gamète

Gamète

Nom Rôle

Assurer la

des individus.

15 Complétez le texte à l’aide de la liste de mots suivante. • grossesse

• la puberté

• le zygote

• ovule

• l’éjaculation

• la trompe de Fallope

• maturité

• spermatozoïde

• la ménopause

• le vagin

• ovaires

Pour qu’il y ait fécondation, il doit d’abord y avoir un ovule à féconder par des spermatozoïdes. Chaque mois, de

à

, le cycle menstruel

prépare le corps de la femme à une éventuelle

et amène un ovule

à

. Au cours de

, l’homme libère les

spermatozoïdes dans

de la femme. Parmi les centaines de millions

de spermatozoïdes présents au départ, un seul réussira à féconder l’ovule. Cette fécondation a lieu dans le premier tiers de

qui a capté l’ovule au moment de

son expulsion par l’un des deux d’un

. La fécondation est la rencontre

et d’un

qu’une seule cellule,

qui fusionnent pour ne former .

16 Que suis-je ? a) Moyens de contraception qui protègent aussi contre les ITSS. b) Substance chimique contraceptive qui doit absolument être utilisée avec un autre moyen de contraception pour être efficace. c) Petit carré qui, collé sur la peau, libère des hormones qui empêchent l’ovulation. d) Méthode de contraception d’exception. e) Contraceptif qui peut retarder la fertilité à la suite de l’arrêt de la contraception. f) ITSS qui se développe en trois stades si elle n’est pas traitée. g) Virus qui se manifeste sous forme de condylomes. 336

Conquêtes • Révision de fin d’année

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Nom :

17

Groupe :

Révision de n d’année

Date :

5/16

Associez chaque étape du développement humain au cours de la grossesse à sa description. Étape

Description

a) Zygote

1) Organisme dont les organes sont formés et qui complète son développement.

b) Embryon

2) Organisme en développement dont les organes se forment petit à petit.

c) Fœtus

3) Cellule fusionnée qui subira des divisions successives.

18 Associez chaque énoncé au stade du développement humain approprié. Stade du développement humain

Énoncé

Enfance

Adolescence

Âge adulte

a) Aucune croissance n’a lieu au cours de ce stade. b) La croissance cesse vers la fin de ce stade. c) Ce stade débute à 18 ans (âge de la majorité civile) et se termine à la mort. d) Ce stade débute à la naissance et se termine au début de la puberté. e) Ce stade débute à la puberté et se termine à 18 ans (âge de la majorité civile). f) Au début de ce stade, l’individu est complètement dé­ pendant. g) Au cours de ce stade, l’individu réclame de plus en plus d’autonomie. h) Ce stade est marqué par la puberté.

19 Donnez un avantage et un inconvénient de l’utilisation des moyens de contraception suivants. Moyen de contraception

Avantage

Inconvénient

Condom masculin

Timbre contraceptif

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337

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6/16

20 Quels sont les deux moyens de contraception qui empêchent la fixation de l’embryon dans l’utérus ?

21 Indiquez deux comportements qui permettent d’éviter de contracter une ITSS.

CHAPITRE 4 La diversité et le maintien de la vie 22 Nommez les structures pointées sur le schéma de la cellule.

23 Complétez le texte à l’aide de la liste de mots suivante. • caractères (2)

• code

• génération

• chromosome

• gène

• reproduction

Un

est une région d’un

. Il transmet

l’ordre de fabriquer une molécule remplissant une fonction dans l’organisme ou déterminant un caractère particulier. L’ensemble des gènes d’un individu contient le héréditaires, c’est-à-dire des transmis à la

des qui peuvent être

suivante au moment de la

.

24 Complétez le schéma suivant. Intrants

338

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Extrants

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25 Indiquez si les illustrations et les énoncés suivants s’appliquent à la diffusion, à l’osmose ou aux deux mécanismes. Illustration ou énoncé

Diffusion

a)

Avant

Après

b)

Avant

Après

Osmose

c) Les molécules de soluté se dispersent dans une solution. d) Les molécules de soluté traversent la membrane cellulaire. e) Les molécules de solvant traversent la membrane cellulaire. f) Les concentrations de soluté sont équilibrées de part et d’autre de la membrane.

26 Indiquez si les substances et les types d’énergie suivants sont des intrants ou des extrants dans le cas de la respiration cellulaire, puis dans le cas de la photosynthèse. Substance ou type d’énergie

Respiration cellulaire Intrant

Extrant

Photosynthèse Intrant

Extrant

a) Dioxyde de carbone (CO2) b) Dioxygène (O2) c) Eau d) Énergie chimique e) Énergie lumineuse f) Énergie thermique g) Glucose (énergie chimique)

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339

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La Terre et l’espace CHAPITRE 5 La Terre 27 Quelle différence y a-t-il entre les ressources énergétiques renouvelables et les ressources énergétiques non renouvelables ?

28 Complétez les termes à l’aide des définitions suivantes. a) Substance naturelle dont la composition chimique peut varier.

M

b) Type de roche qui résulte du refroidissement et de la cristallisation du magma.

I

c) Assemblage de minéraux qui forment la croûte terrestre.

R

d) Type de roche qui résulte de la transformation d’autres roches sous l’effet de températures élevées et de fortes pressions.

M

e) Capacité que possède la matière de changer d’état.

É

f) Type de roche qui peut contenir des fossiles.

S

29 Associez chacune des descriptions ou méthodes d’observation à la propriété du minéral appropriée. Description ou méthode d’observation

340

Propriété

a) Trouver la masse de l’échantillon avec une balance, puis mesurer son volume avec un cylindre gradué ou un vase à trop-plein.

1) Couleur du trait

b) Utiliser la pointe d’un clou en acier pour rayer l’échantillon.

2) Magnétisme

c) Capacité que possède un minéral d’attirer ou de repousser un aimant.

3) Forme cristalline

d) La pyrite se présente sous forme de cube.

4) Effervescence

e) Observer une couleur sur une cassure fraîche de l’échantillon.

5) Éclat

f) Frotter l’échantillon sur une plaque de porcelaine non émaillée.

6) Masse volumique

g) Rayer l’échantillon et déposer une goutte d’acide chlorhydrique (HCl) sur la rayure.

7) Dureté

h) Sous la lampe, observer des reflets vifs et brillants de l’échantillon.

8) Couleur

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30 Pour chacun des énoncés suivants, indiquez de quel type d’énergie il s’agit. A. Énergie renouvelable

B. Énergie non renouvelable

a) Bastien a installé un système à énergie géothermique pour climatiser sa maison. b) Le pétrole est utilisé pour fabriquer de l’essence. c) Certains pays côtiers ont opté pour l’énergie marémotrice. d) Depuis quelques années, les hydroliennes (« éoliennes » sous-marines) sont utilisées pour produire de l’électricité. e) La nouvelle cuisinière à gaz de Janie est alimentée au gaz naturel. f) De plus en plus de gens utilisent des panneaux solaires pour produire de l’électricité. g) L’utilisation de l’énergie de la biomasse va progresser au cours des prochaines années. h) Plusieurs éoliennes ont été installées sur le territoire québécois pour produire de l’électricité. i) L’énergie nucléaire est une façon très efficace de propulser des sous-marins. 31 À l’aide de la clé d’identification des minéraux (voir le cahier Conquêtes, aux pages 153 à 156), identifiez les trois minéraux suivants. Les propriétés non mentionnées ici ne vous seront pas utiles pour l’identification du minéral. Minéral

1

Minéral

2

Minéral

3

Propriétés Métallique

Non métallique, vitreux

Non métallique, de vitreux à gras

Dureté

6

De 3,5 à 4

De 5,5 à 6

Couleur du trait

Noir

Blanc

Blanc, bleu

Couleur

Noir, brun

Rose, brun, gris

Bleu, gris, blanc

Magnétisme

Fort magnétisme

Sans objet

Sans objet

Effervescence

Sans objet

Oui, avec HCl à chaud

Sans objet

Forme cristalline et clivage

Sans objet

Clivage parfait

Cristal cubique

Masse volumique

5,2 g/mL

3,5 g/mL

2,3 g/mL

Éclat

Identification

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341

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10/16

32 Pour chacun des énoncés suivants, indiquez de quel sol il s’agit. Plus d’un sol peut être associé à un énoncé. A. Argileux

B. Humifère

C. Limoneux

D. Sableux

a) Sol qui contient beaucoup de matière organique. b) Sol lourd et compact, qui garde la forme de la main lorsqu’on le presse. c) Sol qui se réchauffe et s’assèche très rapidement, car l’air y circule facilement. d) Sol qui permet à l’air et à l’eau de circuler plus ou moins facilement. e) Sol très sensible à l’érosion. CHAPITRE 6 Le système solaire 33 Le tableau suivant décrit le statut de trois sondes spatiales identiques s’approchant chacune d’une planète (X, Y ou Z) afin d’en faire une observation rapprochée. Sonde

Distance de la sonde par rapport à la planète observée

Masse de la planète observée

Alpha

À 50 000 km de la planète X

15 fois plus massive que la Terre

Bêta

À 50 000 km de la planète Y

25 fois plus massive que la Terre

Gamma

À 75 000 km de la planète Z

15 fois plus massive que la Terre

Classez les trois sondes selon la force gravitationnelle à laquelle elles sont soumises, de la plus petite à la plus grande force. 1

2

3

34 À bord d’un avion volant à très haute altitude, Olivia pèse un échantillon de plomb. Elle constate que l’échantillon a un poids légèrement inférieur au poids qu’il avait lorsqu’il a été pesé au sol, avant le décollage. Qu’est-ce qui explique cette différence ?

35 Parmi les planètes suivantes, sur laquelle se produisent de véritables aurores polaires ? Encerclez votre réponse. a) Une planète qui possède une atmosphère, mais pas de champ magnétique. b) Une planète gazeuse qui possède un champ magnétique. c) Une planète qui possède un champ magnétique, mais pas d’atmosphère. d) Une planète qui ne possède ni champ magnétique ni atmosphère.

342

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36 Pour chacun des énoncés suivants, indiquez de quel astre du système solaire il s’agit. Ce peut être une des huit planètes de ce système ou un autre type d’astre qui s’y trouve. a) Astre principalement constitué de gaz, qui a la plus longue période de révolution. b) Seul astre à briller de sa propre lumière. c) Astre glacé qui se sublime lorsqu’il s’approche suffisamment du Soleil. d) Astre qui abrite une grande variété d’êtres vivants. e) Deuxième astre le plus massif après le Soleil. f) Astre en orbite autour d’une planète. g) Astre qui ne possède pas d’atmosphère. 37 Dans quelle couche de l’atmosphère les aurores polaires se produisent-elles ? Encerclez votre réponse. a) Troposphère

c) Mésosphère

b) Stratosphère

d) Thermosphère

38 Décrivez brièvement la composition du noyau et des queues d’une comète. Noyau : Queues : 39 Les météorites qui ne sont pas entièrement désintégrées dans l’atmosphère laissent des traces de leur impact sur la Terre. a) Comment nomme-t-on la trace laissée par l’impact d’une météorite sur le sol ?

b) Pourquoi cette trace est-elle visible moins longtemps sur la Terre que sur la Lune ?

40 Vers quelles régions de la Terre le champ magnétique terrestre fait-il dévier le flux de particules du vent solaire, causant ainsi les aurores boréales et australes ? Encerclez votre réponse. a) Hémisphère nord

d) Régions équatoriales

b) Régions polaires

e) Hémisphère sud

c) Toutes les régions de la Terre

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343

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12/16

L’univers technologique CHAPITRE 7 Les systèmes technologiques 41 Observez bien la déchiqueteuse ci-dessous. Couvercle avec fente

Tête de coupe (moteur électrique et couteaux)

Bouton marche-arrêt

Corbeille à papier

a) Complétez le schéma des caractéristiques de ce système technologique. Fonction globale

Intrants

• •

Contrôle

•

Procédé

•

Extrants

• • b) Donnez la fonction de chacune des composantes de ce système technologique. Composante

Fonction

Bouton marche-arrêt Corbeille à papier Couvercle avec fente Moteur électrique Tête de coupe Couteaux

344

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13/16

42 Observez bien la ponceuse ci-dessous. Poignée

Boîtier

Cordon d’alimentation Bouton de blocage Interrupteur à gâchette

Plateau de ponçage

Sac à poussière

Disque abrasif

a) Complétez le schéma des caractéristiques de ce système technologique. Fonction globale

Intrants

• • Contrôle Procédé

•

•

•

Extrants

• • • b) Associez chacune des composantes de la ponceuse à sa fonction. Composante

Fonction

1) Plateau de ponçage

A. Mettre la ponceuse en marche et l’arrêter.

2) Bouton de blocage

B. Contenir le moteur de la ponceuse.

3) Cordon d’alimentation

C. Permettre de tenir la ponceuse en main.

4) Interrupteur à gâchette

D. Recueillir la poussière produite par l’abrasion.

5) Sac à poussière

E. Maintenir l’interrupteur en position enfoncée.

6) Boîtier

F. Fixer le disque abrasif.

7) Poignée

G. Relier la ponceuse à la prise de courant.

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345

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14/16

43 Placez dans l’ordre les étapes de la fabrication d’un bloc à crayons. Numérotez chaque étape.

44 Complétez les termes à l’aide des définitions suivantes. a) Éléments qui entrent dans un système technologique.

I

b) Formulation du rôle d’un système technologique.

F

c) Éléments qui sortent d’un système technologique.

E

d) Caractéristique d’un système technologique qui permet de modifier ce qui s’y passe. C e) Pratiques qui agissent sur les intrants pour obtenir le résultat désiré.

P

CHAPITRE 8 Les forces et les mouvements 45 Complétez le tableau suivant. Exemple d’utilisation de l’énergie

Forme d’énergie utilisée

Provenance de l’énergie

Pile d’une lampe de poche

Réactions chimiques

Feu

Source de chaleur

Manifestation de l’énergie

Voilier Foret d’une perceuse

Mouvement d’un objet

Barrage hydroélectrique Panneau solaire Moteur de scooter Mélangeur

Déplacement de l’électricité

Éclairage à DEL

Source de lumière

Sous-marin nucléaire

346

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Mouvement Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

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15/16

46 Complétez les termes à l’aide des définitions suivantes. a) Conversion d’une forme d’énergie en une autre.

T ’

b) Dispositif qui facilite l’accomplissement d’un travail soit en réduisant la force nécessaire, soit en changeant la direction de la force à appliquer.

M

c) Mécanisme composé de pièces qui transmettent un mouvement différent d’une partie à une autre T de l’ensemble.

47

d) Surface plane disposée de façon oblique par rapport à l’horizontale.

P

e) Tige rigide qui peut tourner autour d’un point fixe appelé pivot.

L

Nommez les transformations de l’énergie présentes dans les exemples suivants. a) Jérémie a un foyer au gaz dans son salon.

Énergie

Énergie

Énergie

b) Mégane mange un bon plat de pâtes avant d’aller à son cours de karaté. Énergie

Énergie

Énergie

c) L’installation de panneaux solaires permet d’alimenter le chalet de Daphné en électricité. Énergie

Énergie

Énergie

Énergie

48 Observez bien les trois objets suivants. Presse-ail

Pince à spaghettis

Perforatrice à un trou

a) Sur chacun des objets, indiquez où se situent la charge (C), la force motrice (F) et le pivot (P). b) À quelle famille de machines simples ces objets appartiennent-ils ? c) À quelle sous-catégorie de la famille de machines simples (nommée en b) chacun des objets appartient-il ? 1) Presse-ail : 2) Pince à spaghettis : 3) Perforatrice à un trou : Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

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347

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Révision de n d’année

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16/16

49 Complétez le tableau pour chacun des objets techniques suivants. Perforatrice à papier

Perceuse sans l

Barre d’appui

Foret Mandrin

Poinçon

Ressort Molette d’ajustement

Bague de serrage Bouton marche-arrêt

Machines simples et composantes

Mécanisme de transmission du mouvement (description)

Mécanisme de transformation du mouvement (description)

Transformations de l’énergie

Manifestations de l’énergie

348

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Bilan de n de cycle 1/21

Bilan de n de cycle L’univers vivant 1

Quel est le rôle des gènes ?

2

Que suis-je ? a) Science qui classe les êtres vivants dans différentes catégories, selon des règles qui tiennent compte des caractéristiques physiques et du degré de parenté. b) Gamète mâle. c) Gamète femelle. d) Brin d’ADN allongé et épaissi, visible dans le noyau de la cellule au moment de sa division. e) Unité de base présente chez tous les êtres vivants. f) Mode de fécondation au cours duquel les gamètes s’unissent à l’intérieur du corps de la femelle. g) Mode de reproduction asexuée d’une plante au cours duquel un rameau mis dans la terre ou dans l’eau se détache pour former un individu autonome. h) Mode de reproduction asexuée d’une plante au cours duquel des fragments de la plante se détachent pour former un individu autonome. i) Animaux qui pondent des œufs.

3

Que sont les gamètes et quelle est leur fonction dans la reproduction ?

4

Encerclez l’ensemble qui présente des caractéristiques qui ne décrivent pas un habitat. a) La situation géographique, la présence de l’être humain, le climat. b) La présence de proies, le nombre d’heures d’ensoleillement, le pH de l’eau. c) La présence de plans d’eau, la publicité faite pour attirer les touristes, la saison de reproduction. d) La disponibilité des végétaux, la température de l’eau, le relief.

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Conquêtes • Bilan de fin de cycle

349

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Groupe :

Bilan de n de cycle

Date :

2/21

5

Nommez deux comportements responsables à adopter à la suite d’un diagnostic d’ITSS.

6

Décrivez le processus de la fécondation chez l’humain, à partir du moment où les spermatozoïdes de l’homme sont déposés dans le vagin de la femme.

7

Nommez les trois critères qui définissent une espèce.

8

a) Identifiez chacune des cellules suivantes. Inscrivez vos réponses au-dessus des schémas. La cellule

La cellule A B C D G E

F

b) Associez chaque constituant des cellules à sa représentation (lettre) et à sa fonction (chiffre). Inscrivez vos réponses dans le tableau. Fonctions des constituants 1

Absorption de l’énergie lumineuse

4

Maintien et distribution

6

Protection et échanges

2

Direction et contrôle

5

Production d’énergie

7

Structure

3

Entreposage Constituant

Représentation (lettre)

Fonction (chiffre)

Constituant

Noyau

Paroi cellulosique

Cytoplasme

Membrane cellulaire

Vacuoles

Chloroplastes

Représentation (lettre)

Fonction (chiffre)

Mitochondries

350

Conquêtes • Bilan de fin de cycle

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9

Groupe :

Bilan de n de cycle

Date :

3/21

Donnez deux exemples d’adaptation physique ou comportementale qui permet à un animal de survivre.

10 Indiquez les intrants et les extrants des réactions chimiques de la photosynthèse et de la respiration cellulaire. Réaction chimique

Intrants

Extrants

Photosynthèse

Respiration cellulaire

11

Nommez les trois stades du développement humain après la naissance. 1

2

3

12 Donnez deux exemples d’adaptation physique ou comportementale qui permet à un végétal de survivre.

13 Associez chaque énoncé à la caractéristique du vivant appropriée. Énoncé

Caractéristique

a) À la fin de l’été, tous les pantalons de Simon sont trop courts.

1) Échanges avec le milieu

b) Chaque printemps, l’oie des neiges migre vers le nord.

2) Réaction aux stimuli

c) Les araignées chassent, tissent leur toile et explorent leur territoire.

3) Adaptation

d) Les bactéries sont des êtres unicellulaires.

4) Organisation en cellules

e) Les saumons mâles déposent leurs spermatozoïdes dans l’eau, là où les femelles ont pondu leurs œufs.

5) Croissance, développement et réparation

f) Pour se développer, les plantes orientent leurs racines vers l’eau disponible.

6) Fonction de reproduction

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351

Nom :

Groupe :

Bilan de n de cycle

Date :

4/21

14 Qu’est-ce qui distingue la reproduction asexuée de la reproduction sexuée ?

15 Expliquez le processus de la sélection naturelle.

16 Nommez trois fonctions vitales de la cellule.

17

Placez dans l’ordre les étapes de la reproduction sexuée des plantes à fleurs, en commençant par la formation du fruit. La croissance

La fructification

La fécondation

La germination

La floraison

La pollinisation

La libération et la dispersion des graines

18 Qu’est-ce qui distingue une population d’une espèce ?

19 Sur le terrain boisé de la ferme Le voyageur, des scientifiques ont délimité 5 quadrats de 10 m 2 chacun. Ils y ont dénombré un total de 24 251 vers de terre. Quelle est la densité de la population des vers de terre sur ce terrain ? Laissez des traces de votre calcul.

352

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Groupe :

Bilan de n de cycle

Date :

5/21

20 Sur les schémas suivants, indiquez les principaux organes reproducteurs masculins et féminins.

21 Qu’est-ce qui différencie l’osmose de la diffusion ?

22 Associez les renseignements sur la niche écologique du ver de terre à l’une des caractéristiques suivantes. 1

L’habitat

2

Le régime alimentaire

3

La période d’activité

Renseignements

4

Le rôle

Caractéristique

a) Les vers de terre circulent dans les sols tropicaux ou tempérés qui ne sont pas très acides. On les trouve dans les forêts d’épicéas et de feuillus, les prairies, les champs, etc. b) Les vers de terre sont des décomposeurs. Ils se nourrissent des micro– organismes du sol. c) Les vers de terre ont une influence sur la structure et la fertilité du sol. Ils participent à l’aération et au mélange des éléments du sol ainsi qu’à la circulation de l’eau dans celui-ci. Ces activités contribuent à faciliter l’ancrage et la nutrition des végétaux. d) Pour se nourrir, les vers de terre se déplacent continuellement. Ainsi, ils colonisent facilement de nouveaux lieux.

23 Nommez les trois étapes du développement humain au cours de la grossesse. 1

2

3

24 Quelles sont les grandes étapes de l’évolution des êtres vivants ?

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353

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Date :

Bilan de n de cycle 6/21

25 Complétez le tableau suivant. Énoncé

Moyens de contraception ou ITSS

a) Deux moyens de contraception qui contiennent des hormones semblables à celles fabriquées naturel­ lement par la femme durant son cycle menstruel. b) Substance chimique qui immobilise, puis tue les spermatozoïdes. c) Enveloppe de latex qui recueille les spermatozoïdes. d) Deux moyens de contraception qui protègent aussi contre les ITSS.

e) Deux moyens de contraception qui empêchent la fixation de l’embryon dans l’utérus.

f) Moyen de contraception qui peut retarder la fertilité à la suite de l’arrêt de la contraception. g) Deux ITSS causées par des bactéries et dont les symptômes sont souvent inexistants.

h) ITSS causée par un virus et dont les symptômes sont de petites ampoules dans la région génitale. i)

Deux ITSS causées par des parasites.

L’univers matériel 26 Pour fabriquer un connecteur de prise d’ordinateur, le choix de l’aluminium comme matériau est approprié. Quelle propriété caractéristique de l’aluminium motive ce choix ? a) Faible masse volumique

c) Conductibilité électrique élevée

b) Conductibilité thermique élevée

d) Point de fusion de 660 °C

27 Que suis­je ? a) Augmentation du volume d’une substance due à une augmentation de sa température. b) Répertoire de classification des différents atomes. c) Propriété propre à une substance. d) Association de plusieurs substances.

354

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Date :

Bilan de n de cycle 7/21

28 Encerclez la transformation ou les transformations qui correspondent à un changement chimique. a) Condensation de la vapeur d’eau

c) Préparation d’une solution acide

b) Combustion de l’essence

d) Décomposition d’un organisme mort

29 Associez chacune des techniques de séparation des mélanges au principe de séparation approprié. Technique

Principe

a) Décantation

1) Utilise la différence des points d’ébullition des substances.

b) Tamisage

2) Ne laisse passer que les liquides.

c) Filtration

3) Utilise la différence de taille des particules solides.

d) Distillation

4) Utilise la différence de masse volumique des substances.

30 Dans le four d’un laboratoire, un échantillon de chrome à l’état liquide est laissé à refroidir. Observez le diagramme, puis répondez aux questions. a) À quel état correspondent les parties suivantes du diagramme ? Partie A : Partie C : b) À quel changement d’état correspond la partie B du diagramme ?

c) L’observation du diagramme permet de reconnaître une des propriétés carac­ téristiques du chrome. Quelle est cette propriété et quelle en est la valeur approximative correspondante ? Propriété : Valeur :

31 Indiquez si les mélanges suivants sont homogènes ou hétérogènes. a) Mélange comportant une seule phase visible b) Soupe au poulet et aux nouilles c) Lait d) Air e) Eau chlorée d’une piscine

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355

Nom :

Groupe :

Bilan de n de cycle

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8/21

32 Un gaz anesthésiant à action rapide est libéré dans une pièce où des oiseaux sont perchés à différentes hauteurs. La masse volumique de ce gaz est de 0,0054 g/cm3 et celle de l’air, de 0,0012 g/cm3. Quels oiseaux s’endormiront en premier? Expliquez votre réponse.

33 Indiquez si chacune des substances suivantes est acide, basique ou neutre. a) Pomme

d) Javellisant

b) Savon à vaisselle

e) Eau pure

c) Jus de raisin

f) Citron

34 Encerclez l’énoncé ou les énoncés qui correspondent à un changement physique. a) Les propriétés de la substance demeurent généralement les mêmes. b) Les atomes se combinent de façon différente pour former de nouvelles molécules. c) La substance demeure la même. d) Un changement d’état a lieu. e) Un changement de couleur a lieu. 35 Indiquez si les propriétés suivantes appartiennent à une substance acide ou à une substance basique. a) Bleuit le papier tournesol rouge. b) Réagit avec les métaux. c) Rougit le papier tournesol bleu. d) Est visqueuse au toucher. e) Dissout les graisses. 36 Indiquez si les transformations suivantes sont des changements physiques ou chimiques. a) Des épices et des herbes sont mélangées dans un bol. b) Une allumette s’enflamme. c) Deux liquides mélangés sont séparés par distillation. d) On coupe une pomme en morceaux. e) Les morceaux de pomme brunissent au contact de l’air. f) On fait fondre un échantillon de plomb. 356

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Bilan de n de cycle

Date :

9/21

37 Encerclez l’énoncé qui est faux. a) Le dichlore (Cl2) est un composé.

c) L’eau (H2O) est un composé.

b) Le diazote (N2) est un élément.

d) L’or (Au) est un élément.

38 Enrique fait réagir 18,00 g de la substance A avec 10,00 g de la substance B. Durant la réaction, il remarque qu’un gaz se dégage. Après la réaction, Enrique obtient 24,32 g d’une nouvelle substance C. Quelle est la masse du gaz dégagé durant la réaction ?

39 Encerclez les substances qui sont des mélanges. a) Eau du robinet

c) Eau pure

e) Gaz propane

b) Eau de mer

d) Jus de pomme

f) Vinaigrette

40 Associez chaque terme à sa définition. Terme

Définition

a) Atome

1) Substance pure formée d’un seul type d’atomes

b) Élément

2) Molécules contenant plusieurs éléments différents

c) Molécule

3) Particule de matière indivisible

d) Composé

4) Assemblage de plusieurs atomes

41 Que suis-je ? a) Mesure de l’espace occupé par un objet ou une substance. b) Mesure du degré d’agitation des particules composant un objet ou une substance. c) Mesure de la quantité de matière contenue dans un objet ou une substance. 42 Parmi les liquides suivants, encerclez ceux qui sont des solutions. a) Eau du robinet

b) Jus d’orange

c) Vinaigrette

d) Boisson gazeuse

43 Complétez les phrases suivantes à l’aide de l’état de la matière approprié. a) La formation de givre sur une vitre est un exemple de condensation solide : l’eau passe de l’état

à l’état

.

b) Marc-Antoine réalise la fusion d’un échantillon chauffer : le plomb passe alors à l’état Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

de plomb en le faisant . Conquêtes • Bilan de fin de cycle

357

Nom :

Groupe :

Bilan de n de cycle

Date :

10/21

La Terre et l’espace 44 Complétez le texte suivant. La sublimation des gaz, qui donne lieu à la formation de la chevelure d’une comète, est causée par

. Les gaz et les poussières qui forment les queues d’une

comète sont poussés dans la direction opposée au Soleil par

.

45 Complétez le tableau à l’aide de la liste de mots suivante. • Atmosphère

• Hydrosphère

• Orogénèse

• Érosion

• Lithosphère

• Relief

• Tremblement de terre

Phénomène ou caractéristique

Énoncé a) Les Rocheuses, une chaîne de montagnes située dans l’ouest de l’Amérique du Nord, ont été en partie formées par la collision entre une plaque continentale et une plaque océanique. b) Anton, nouveau propriétaire d’un chalet au bord d’un lac, décide de planter des arbres sur la berge du lac pour éviter l’effritement du sol. c) En Californie, deux plaques tectoniques adjacentes glissent l’une contre l’autre dans des directions opposées, formant ainsi la faille de San Andreas. Les Californiens s’inquiètent du phénomène provoqué par le glissement des plaques. d) Le Canada possède des montagnes, des plaines et des vallées, ce qui permet une grande variété d’activités agricoles, minières, de loisirs, etc. e) Au niveau de la mer, la quantité de dioxygène (O2) est plus élevée qu’au sommet des hautes montagnes. f) La Terre est couverte d’eau à environ 70 %. g) L’enveloppe externe de la Terre formée de la croûte et de la partie supérieure du manteau.

46 Les comètes se composent en partie de gaz congelés tels que le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane. Comment expliquez-vous que ces gaz s’y trouvent à l’état solide ?

47 Mounir rêve de devenir astronaute et s’imagine un jour s’envoler pour la planète Mars, une planète 10 fois moins massive que la Terre. En admettant qu’il y parvienne, Mounir réalisera que son poids n’est pas le même sur Mars que sur la Terre. Expliquez cette différence de poids.

358

Conquêtes • Bilan de fin de cycle

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Nom :

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Date :

Bilan de n de cycle 11/21

48 Nommez les couches de la Terre et donnez deux caractéristiques de chacune de ces couches. Couche

Caractéristiques

49 Dessinez des schémas simples pour montrer les positions des astres au cours des éclipses de Lune et de Soleil. Indiquez ensuite, à l’aide d’une légende, les couleurs utilisées selon les astres impliqués. Finalement, précisez à quel moment de la journée se produisent ces éclipses. Éclipse de Lune

Éclipse de Soleil

Schéma

Légende Moment

50 Associez chaque énoncé à un phénomène ou à une propriété. Énoncé

Phénomène ou propriété

a) La révolution de la Terre autour du Soleil ainsi que l’inclinaison de son axe de rotation modifient l’angle auquel les rayons du Soleil frappent certaines régions de la Terre.

1) Alternance du jour et de la nuit

b) Les variations dans la portion de la Lune éclairée par le Soleil et visible de la Terre résultent des positions relatives du Soleil, de la Terre et de la Lune, qui produisent un jeu d’ombre et de lumière.

2) Phases de la Lune

c) La lumière est une forme d’énergie rayonnante. Elle est émise par le Soleil et se déplace dans le vide ainsi qu’en ligne droite. Elle est réfléchie par la Lune, ce qui permet de distinguer les différentes phases de la Lune.

3) Alternance des saisons

d) La rotation de la Terre fait en sorte qu’elle n’expose qu’une partie de sa surface au Soleil.

4) Propriétés de la lumière

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Conquêtes • Bilan de fin de cycle

359

Nom :

Groupe :

Date :

Bilan de n de cycle 12/21

51 Noah et Yasmine ont acheté une terre et réalisent ainsi leur rêve : devenir agriculteurs et produire des légumes biologiques. a) Quel type de relief (montagnes, vallées, plaines ou plateaux) et quel type de sol (sableux, limoneux, argileux ou humifère) sont les plus appropriés pour une terre agricole ? Expliquez votre réponse.

b) La terre de Noah et de Yasmine contient de la roche. Comment peuvent-ils savoir s’il s’agit de roches ou de minéraux ? Expliquez ce qui distingue une roche d’un minéral.

c) Nommez les trois types de roches qui existent, puis encadrez le type de roche que Noah et Yasmine sont le plus susceptibles de trouver sur leur terre.

d) Noah et Yasmine souhaitent identifier des minéraux trouvés sur leur terre. Nommez trois propriétés qui pourraient les aider dans leur démarche.

e) Complétez le tableau suivant à l’aide des trois types de roches nommés en c. Type de roches

360

Conquêtes • Bilan de fin de cycle

Mode de formation

Exemple

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Nom :

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Date :

Bilan de n de cycle 13/21

f) En creusant le sol, Yasmine a trouvé deux minéraux différents. Identifiez ces minéraux à l’aide de la clé d’identification des minéraux (voir le cahier Conquêtes, 2e année, aux pages 153 à 156). Caractéristiques

Nom

Minéral 1

Éclat métallique ; non rayé par la pointe d’un clou ; couleur : jaune ; couleur du trait : vert ; dureté : de 6 à 6,5 ; masse volumique : 5 g/mL ; cristaux cubiques, pas de clivage, reflets dorés.

Minéral 2

Éclat non métallique ; non rayé par la pointe d’un clou ; couleur : rose ; couleur du trait : blanc ; dureté : 6 ; masse volumique : 2,6 g/mL ; vitreux.

52 De quelle planète du système solaire s’agit-il ? a) Elle ressemble à la Terre par sa taille et par la présence d’une atmosphère. b) Elle a la plus longue période de révolution autour du Soleil. c) Elle possède de l’eau à l’état liquide en grande quantité. d) Elle est la plus petite et la moins massive. e) Elle est la plus grosse et la plus massive. 53 Associez chaque description au phénomène qu’elle décrit. Description

Phénomène

a) Objet qui laisse un cratère d’impact en tombant sur la Terre.

1) Aurore polaire

b) Voile lumineux dans le ciel de l’Arctique et de l’Antarctique causé par le vent solaire.

2) Comète

c) Trace circulaire laissée au sol à la suite de la chute d’une météorite.

3) Météorite

d) Objet glacé qui se sublime et libère des gaz ainsi que des poussières quand il s’approche du Soleil.

4) Cratère d’impact

54 a) Nommez deux types d’énergie renouvelable.

b) Nommez deux types d’énergie non renouvelable.

55 Dans quelle situation la force gravitationnelle est-elle la plus grande ? Encerclez votre réponse. a) Un objet de 100 kg à la surface de la Terre b) Un objet de 50 kg à la surface de la Terre c) Un objet de 100 kg à 1000 km de la surface de la Terre d) Un objet de 50 kg à la surface du Soleil

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Conquêtes • Bilan de fin de cycle

361

Nom :

Groupe :

Bilan de n de cycle

Date :

14/21

56 Donnez un avantage de la présence de vapeur d’eau dans l’atmosphère.

57 Dans le tableau suivant, inscrivez les couches de l’atmosphère correspondant aux altitudes indiquées. Nommez ensuite une caractéristique ou une contribution aux activités humaines pour chacune de ces couches. Altitude

Couche de l’atmosphère

Caractéristique ou contribution aux activités humaines

De 80 km à près de 1000 km

De 50 km à 80 km

De 16 km à 50 km

De 0 à 16 km

58 Associez chaque élément de la théorie de la tectonique des plaques à sa description. Élément

362

Description

a) Plaques tectoniques

1) Elle se forme lorsque deux plaques tectoniques s’éloignent l’une de l’autre et que le vide entre elles laisse passer le magma en fusion. Le magma, refroidi au contact de l’eau, forme une chaîne de montagnes sous-marine.

b) Mouvement de convection

2) Elle se forme lorsque deux plaques continentales entrent en collision et que les roches sédimentaires comprises entre elles se compriment et se soulèvent.

c) Dorsale océanique

3) Elles forment la lithosphère et flottent sur le manteau.

d) Zone de subduction

4) Elle se forme lorsque deux plaques tectoniques glissent parallèlement l’une contre l’autre.

e) Chaîne de montagnes

5) Le magma très chaud près du noyau monte tranquillement à la surface, s’y déplace horizontalement et refroidit. Une fois refroidies, les roches descendent dans les profondeurs du manteau.

f) Faille

6) Elle se forme lorsqu’il y a collision entre les plaques tectoniques océanique et continentale. La plaque océanique s’enfonce sous la plaque continentale.

Conquêtes • Bilan de fin de cycle

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Bilan de n de cycle

Date :

15/21

59 Complétez les phrases à l’aide de la liste de mots suivante. • chaleur

• énergie (2)

• réchauffé

• solaire (2)

• chimique

• mouvement

• réchauffement

• surface

• eau

• photosynthèse

• rotation

• température

a) La

• vapeur d’eau

transforme l’énergie

en énergie

utilisable par tous les êtres vivants. b) Le cycle de l’

est dû à l’énergie

La

.

du Soleil fait s’évaporer l’eau. La

se condense dans l’atmosphère et libère l’

qu’elle a emmagasinée.

Sous l’effet de cette

, l’air est

ce qui entraîne des variations de c) Le vent est le

, des masses d’air.

d’une masse d’air à la

de la Terre. Ce mouvement est causé par le

inégal de la surface de

la planète par le Soleil et par la

de la Terre.

60 Dans quelle couche de l’atmosphère les aurores polaires se produisent-elles ? Encerclez votre réponse. a) Troposphère

b) Stratosphère

c) Mésosphère

d) Thermosphère

L’univers technologique 61 Associez chaque définition au terme approprié. Définition

Terme

a) Outillage et équipement nécessaires à la fabrication d’un objet ou à l’accomplissement d’un travail.

1) Guidage

b) Fonction mécanique qui permet de maintenir ensemble les pièces d’un objet.

2) Schéma de construction

c) Conversion d’une forme d’énergie en une autre.

3) Matériel

d) Représentation simplifiée d’un objet technique servant à expliquer son fonctionnement.

4) Liaison

e) Document qui définit la fonction d’un objet technique ainsi que l’ensemble des contraintes liées à sa conception, à sa fabrication et à son utilisation.

5) Schéma de principe

f) Pièce qui permet de contrôler ou de diriger le mouvement d’un objet ou de ses pièces mobiles.

6) Transformation de l’énergie

g) Représentation graphique qui explique la construction des différentes pièces d’un objet technique ainsi que les liaisons et les guidages entre celles-ci.

7) Cahier des charges

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Conquêtes • Bilan de fin de cycle

363

Nom :

Groupe :

Bilan de n de cycle

Date :

16/21

62 Voici deux machines-outils que vous utiliserez au 2e cycle du secondaire. 1

Perceuse à colonne

Bouton marche-arrêt Tête Poulie

Bouton d’arrêt d’urgence

Volant

Mandrin Foret

Crémaillère

Table Base

Poignée

Colonne

2

Scie à ruban

Volant supérieur Bouton de verrouillage de la porte Protecteur de lame

Bouton marche-arrêt

Lame

Table de travail Bouton d’arrêt d’urgence

Roue de transmission Poulie de ralenti Courroie Poulie du moteur

364

Conquêtes • Bilan de fin de cycle

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Groupe :

Bilan de n de cycle

Date :

17/21

a) Nommez les machines simples que comportent les machines-outils pièces qui composent chacune de ces machines simples. Machines simples

1

et

2

, puis nommez les

Pièces

Machine-outil : Perceuse à colonne

•

•

•

•

•

•

Machine-outil : Scie à ruban

•

•

•

•

•

•

b) Nommez les transformations de l’énergie nécessaires au fonctionnement de ces machines-outils, en commençant à la source, c’est-à-dire la baie James.

c) Quelles pièces des machines-outils

1

et

1

La liaison entre le foret et l’arbre.

2

La liaison entre le volant supérieur et la roue de transmission.

d) Quelles pièces des machines-outils

1

et

1

Le guidage en translation de la table.

2

Le guidage en rotation de la courroie de transmission.

2

assurent les liaisons suivantes ?

2

assurent les guidages suivants ?

e) Indiquez à l’aide d’un crochet à quel type de mécanisme du mouvement est associé chacun des énoncés suivants. Énoncé

Mécanisme de transmission du mouvement

Mécanisme de transformation du mouvement

1) Varier la hauteur de la table de la perceuse à l’aide de la poignée. 2) Faire descendre l’arbre de la perceuse. 3) Faire tourner l’arbre de la perceuse. 4) Utiliser la lame de la scie à ruban.

f) Au cours de quelles phases de fabrication les machines-outils

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1

et

2

sont-elles utilisées ?

Conquêtes • Bilan de fin de cycle

365

Nom :

Groupe :

Bilan de n de cycle

Date :

18/21

63 À quelle manifestation de l’énergie correspond chacune des formes d’énergie suivantes ? a) Énergie hydraulique :

c) Énergie thermique :

b) Énergie mécanique :

d) Énergie solaire :

64 Voici une perforatrice à papier. Barre d’appui

Glissière

Poinçon

Ressort Molette d’ajustement Réservoir à confettis

a) Dessinez le schéma de principe de la perforatrice et inscrivez-y toutes les informations nécessaires. Utilisez les symboles normalisés appropriés.

b) Observez le schéma de principe dessiné en a. Quelles pièces de la perforatrice effectuent les mouvements suivants ? Mouvement de translation rectiligne Mouvement de rotation Mouvement hélicoïdal c) Quel est le type de force utilisé pour actionner la perforatrice ? d) Indiquez l’effet ou les effets du type de force nommé en c sur les composantes suivantes. Barre d’appui : Ressorts : Feuille de papier perforée : 366

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Nom :

Groupe :

Bilan de n de cycle

Date :

19/21

e) Dessinez le schéma de construction de la perforatrice et inscrivez-y toutes les informations nécessaires. Utilisez les symboles normalisés appropriés.

f) Complétez le schéma des caractéristiques de la perforatrice. Fonction globale : Intrants

•

•

•

Contrôle Procédé

•

•

•

Extrants

• • g) Expliquez la fonction de chacune des composantes de la perforatrice. Composante

Fonction

Barre d’appui Poinçons Ressorts Molettes d’ajustement Réservoir à confettis

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367

Nom :

Groupe :

Bilan de n de cycle

Date :

20/21

h) Pour chacune des pièces suivantes, nommez le matériau et son origine ainsi que la matière première utilisée pour fabriquer le matériau. Pièces

Matériau

Origine du matériau

Matière première

Barre d’appui, poinçons, ressorts et molettes d’ajustement Réservoir à confettis

Feuille de papier ou carton

i) Voici un échange de courrier entre une marchande, qui souhaite commander des perforatrices, et le propriétaire d’une usine de fabrication de perforatrices. Bonjour Monsieur Le Fabricant, J’aimerais commander 2000 perforatrices pour des clients d’établissements scolaires. Voici les exigences auxquelles doit répondre la perforatrice que vous me proposerez : • Elle doit résister à l’humidité, aux chocs ainsi qu’à une utilisation quotidienne par plusieurs personnes de différents groupes d’âge. De plus, elle doit être assez solide pour être utilisée pendant plusieurs années. • Les établissements scolaires font un « virage vert » en ce qui concerne l’achat de nouveau matériel : il faut en tenir compte. • L’originalité du modèle et la facilité d’utilisation en fonction des différents groupes d’âge des utilisateurs sont des atouts de vente. • La fabrication des pièces doit avoir lieu dans une seule usine pour éviter des délais de sous-traitance. Merci de porter une attention particulière à ces différentes exigences. Justine La Marchande Bonjour Madame La Marchande, Nous vous proposons la perforatrice ET-660, qui présente les caractéristiques suivantes : • Elle est en acier inoxydable et en caoutchouc : elle ne rouille pas et résiste aux chocs. • Sa base en caoutchouc est antidérapante : la perforatrice ne glisse pas durant l’utilisation. • Son réservoir permet de recueillir les confettis pour les recycler. • Les ressorts sous la barre d’appui sont suffisamment souples pour que la perforatrice soit utilisée par un enfant. • Son design est assez traditionnel, mais sa barre d’appui offre un certain confort. • Tous les matériaux de fabrication proviennent d’une entreprise de recyclage. Les perforatrices sont entièrement fabriquées et assemblées dans notre usine. • Nous garantissons que la perforatrice aura une durée de vie utile de 20 ans dans des conditions normales d’utilisation. Je me tiens à votre entière disposition pour discuter plus longuement de la question. Cyril Le Fabricant

368

Conquêtes • Bilan de fin de cycle

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Nom :

Groupe :

Bilan de n de cycle

Date :

21/21

Afin de savoir si le modèle proposé par le fabricant répond aux exigences de la marchande, donnez une caractéristique et une explication pour chaque milieu du cahier des charges. Milieu

Caractéristique et explication

Milieu physique

Milieu technique

Milieu industriel

Milieu économique

Milieu humain

Milieu environnemental

65 Pour chacun des objets suivants, nommez le type de levier utilisé et donnez un avantage mécanique de ce type de levier. Objet technique

Type de levier

Avantage mécanique

Perforatrice à papier

Pince à barbecue

Ouvre-boîte manuel

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Conquêtes • Bilan de fin de cycle

369

Guide se poursuit à la page suivante

Laboratoires et ateliers (outils d’évaluation)

L’évaluation occupe une place essentielle dans l’apprentissage. En science et technologie, tant les aspects pratiques que théoriques du programme d’études doivent faire l’objet d’une évaluation. À cet égard, les laboratoires et les ateliers constituent des outils essentiels dans l’évaluation pratique. Les élèves doivent faire appel à leurs connaissances pour trouver des réponses ou des solutions aux problèmes d’ordre scientique ou technologique qui leur sont soumis. Le Cadre d’évaluation des apprentissages (2011) précise que la pondération à attribuer à l’évaluation pratique et théorique devrait être la suivante : • pratique : 40 % • théorie : 60 % La section Laboratoires et ateliers du guide propose six laboratoires et deux ateliers, tous accompagnés d’une grille d’évaluation. Les laboratoires permettent de vérier le développement de la compétence disciplinaire 1 (Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientique ou technologique) ainsi que la capacité des élèves à utiliser leurs connaissances scientiques pour résoudre des problèmes. On trouve deux types de laboratoires : ceux dans lesquels le protocole est déjà établi et ceux dans lesquels les élèves doivent l’élaborer eux-mêmes. Les premiers permettent d’évaluer toutes les composantes de la compétence disciplinaire 1, tandis que les seconds permettent de le faire en partie. En ce qui concerne les deux ateliers, le premier demande aux élèves d’appliquer la démarche technologique de conception. Il comporte donc une évaluation de la compétence disciplinaire 1 (Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientique ou technologique) et de la capacité des élèves à utiliser leurs connaissances technologiques pour résoudre des problèmes. Le second exige des élèves qu’ils appliquent la démarche technologique d’analyse et sert à l’évaluation de la compétence disciplinaire 2 (Mettre à prot ses connaissances scientiques et technologiques) dans un contexte technologique. Les six laboratoires et les deux ateliers sollicitent également la capacité des élèves à communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie. Ils sont donc utiles pour évaluer en partie la compétence disciplinaire 3. Les laboratoires et les ateliers proposés peuvent servir d’outils d’évaluation ou constituer des activités d’apprentissage, selon les objectifs visés par l’enseignante ou l’enseignant.

371

Sommaire Laboratoire ou atelier

Corrigé

..............................

373

C-20

.........................................

378

C-21

...............................................

383

C-23

......................

389

C-26

............................

394

C-28

............................................

400

C-30

405

C-32

412

C-34

L’univers matériel Laboratoire 1 – La composition de la molécule d’eau CD1 CD3 Laboratoire 2 – La séparation des mélanges CD1 CD3 L’univers vivant Laboratoire 3 – La diffusion et l’osmose CD1 CD3

Laboratoire 4 – La couleur des feuilles et la photosynthèse CD1 CD3 La Terre et l’espace Laboratoire 5 – Les caractéristiques de différents sols CD1 CD3 Laboratoire 6 – Une simulation de l’orbite CD1 CD3 L’univers technologique

Atelier 1 – Construire une éolienne (démarche de conception) CD1 CD3

.................

Atelier 2 – L’analyse d’une pince à long bec (démarche d’analyse) CD2 CD3

372

.............

Nom :

Groupe :

Date :

Laboratoire 1 UM

1

1/4

La composition de la molécule d’eau 1.3 Les molécules, p. 18 à 20

Le problème L’eau est une molécule composée de différents éléments qu’il est impossible d’identier à l’œil nu. En se combinant pour former les molécules d’eau, ces éléments ont perdu leurs propriétés initiales pour en acquérir de nouvelles. Quels éléments composent la molécule d’eau ? Quelle proportion chacun de ses éléments occupe-t-il dans la composition d’une molécule d’eau ? An d’identier les atomes qui composent la molécule d’eau, il est nécessaire de les séparer en brisant, à l’aide d’un courant électrique, les liens chimiques qui les unissent. On appelle ce procédé « l’électrolyse de l’eau ». Les éléments libérés sont des gaz que l’on recueille dans des éprouvettes. Il est alors possible de les identier en déterminant leur caractère inammable. L’inammabilité est une propriété caractéristique (voir l’encadré ci-dessous). On pourra aussi observer la quantité (le volume) de chacun des gaz recueillis. Le test de l’éclisse On peut identier certains gaz selon leur comportement au contact d’une amme. Ainsi : • L’oxygène (O2) est un gaz qui entretient le feu, c’est-à-dire la combustion. Une éclisse de bois enammée brûlera en présence d’oxygène. (La amme est plus vive dans l’oxygène pur que dans l’air qui ne contient que 20 % de ce gaz.) • L’hydrogène (H2) est un gaz hautement inammable. Une éclisse de bois enammée produira une petite explosion au contact de l’hydrogène. • L’azote (N2) ne permet pas la combustion. En l’absence d’oxygène, une éclisse de bois enammée s’éteindra au contact de ce gaz.

Buts • Identier les éléments qui composent la molécule d’eau. • Déterminer la proportion de chacun des éléments entrant dans la composition d’une molécule d’eau.

Les réponses aux questions suivantes sont des suggestions. Toute réponse pertinente peut être acceptée. 1

Comment peut-on séparer les éléments formant les molécules d’eau ?

2

Lorsqu’on les aura séparés, comment pourra-t-on déterminer la proportion de chacun des éléments entrant dans la composition de l’eau ?

3

Lorsqu’on les aura séparés, comment pourra-t-on identier les éléments composant l’eau ?

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

373

Nom :

Groupe :

Laboratoire 1

Date :

UM

2/4

Le scénario d’investigation scientique Variables

Pour réaliser cette expérience, vous devrez observer : • le volume (approximatif) de chacun des gaz obtenus ; • le caractère inammable de chacun des gaz obtenus.

Matériel

Une source de courant continu ou un bloc d’alimentation Deux ls avec pinces alligator Deux électrodes de nichrome n° 14 gainées (dégainées aux extrémités) Deux éprouvettes 13 mm  100 mm avec bouchons en caoutchouc

Un support Un bécher de 600 mL Une solution électrolytique Un crayon à corps gras Deux éclisses de bois Des allumettes

Protocole 1. Verser 500 mL de solution dans le bécher. 2. À l’aide du crayon gras, marquer l’une des extrémités d’une éprouvette d’un signe () et l’autre d’un signe (). 3. Remplir chacune des éprouvettes de solution et en boucher l’extrémité. Elles ne doivent pas contenir de bulles d’air. 4. Renverser les éprouvettes dans le bécher, puis retirer les bouchons. 5. Fixer les éprouvettes au support. 6. Placer les électrodes sous l’embouchure des éprouvettes. 7. Brancher l’électrode de l’éprouvette () à la borne positive de la source de courant et celle de l’éprouvette () à la borne négative. 8. Mettre le bloc d’alimentation sous tension. 9. Observer les volumes de gaz qui s’accumulent dans les éprouvettes. 10. Arrêter le bloc d’alimentation lorsque l’une des éprouvettes est remplie de gaz. 11. Retirer les éprouvettes sans les retourner et insérer les bouchons. 12. Comparer et noter les volumes de gaz produits dans les deux éprouvettes. 13. Allumer une éclisse de bois et l’approcher de l’ouverture de l’éprouvette contenant le plus de gaz. Attention ! Ne pas retirer le bouchon de l’éprouvette trop tôt pour ne pas perdre de gaz. Observer et noter le résultat. 14. Allumer une seconde éclisse et l’insérer à l’intérieur de l’éprouvette contenant le moins de gaz. Attention ! Ne pas retirer le bouchon de l’éprouvette trop tôt pour ne pas perdre de gaz. Observer et noter le résultat.

L’électrolyse de l’eau

374

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Laboratoire 1

Date :

UM

3/4

Les résultats Consignez vos observations dans le tableau suivant. Éprouvette () Volume (accumulation dans l’éprouvette)

Le gaz remplit la moitié

Le gaz remplit l’éprouvee.

de l’éprouvee.

La amme est vive, le gaz entretient Test de la flamme

Éprouvette ()

Le gaz produit une petite explosion.

la combustion.

L’analyse des résultats 1

À partir de vos observations, identiez le gaz qui a été produit dans l’éprouvette ().

2

À partir de vos observations, identiez le gaz qui a été produit dans l’éprouvette ().

3

Lorsque vous comparez les deux volumes de gaz recueillis, quelle est leur proportion ?

4

Expliquez le lien entre cette proportion et la formule chimique de l’eau : H2O.

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

375

Nom :

Groupe :

Laboratoire 1

Date :

UM

4/4

La conclusion 1

Quels sont les éléments qui composent la molécule d’eau ? Expliquez ce qui vous a permis d’identier ces éléments.

2

Quelle est la proportion des éléments entrant dans la composition de l’eau ? Expliquez ce qui vous a permis d’établir cette proportion.

3

Quelle est la signication de la formule chimique de l’eau : H2O ?

4

Si vous deviez refaire cette expérience, que changeriez-vous dans le protocole ? Expliquez pourquoi.

376

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Laboratoire 1

Date :

UM

Grille d’évaluation

1/1

PRATIQUE

La composition de la molécule d’eau CD1

Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientique ou technologique.

CD3

Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie. Éléments observables

Échelles

Objets d’évaluation

Notes

Critère : Représentation adéquate de la situation L’élève représente le problème en dégageant les éléments pertinents.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

15 10 5 0

Le problème, p. 373, questions 1 à 3

Critère : Mise en œuvre adéquate de la démarche L’élève utilise le matériel de manière adéquate et respecte les règles de sécurité.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

5 3 1 0

Le travail en laboratoire

L’élève applique les étapes du protocole et les ajuste au besoin.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

20 15 8 0

Le travail en laboratoire

L’élève consigne clairement ses résultats.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

10 7 4 0

Les résultats, p. 375

Critère : Élaboration d’explications, de solutions ou de conclusions pertinentes L’élève identie les éléments gazeux issus de l’électrolyse de l’eau.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

10 7 4 0

L’analyse des résultats, p. 375, questions 1 et 2

L’élève reconnaît le lien entre les volumes de gaz recueillis et la proportion des éléments entrant dans la composition de l’eau.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

10 7 4 0

L’analyse des résultats, p. 375, questions 3 et 4

L’élève présente une conclusion qui est fondée sur les observations effectuées et les connaissances acquises.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

20 15 8 0

La conclusion, p. 376, questions 1 à 3

L’élève respecte la terminologie.

Terminologie très rigoureuse Terminologie rigoureuse Terminologie peu rigoureuse Terminologie non rigoureuse

10 7 4 0

L’ensemble des sections

Total

Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

/100

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

377

Nom :

Groupe :

Laboratoire 2

Date :

UM

2

1/4

La séparation des mélanges 2.4 La séparation des mélanges, p. 50 et 51

Le problème La séparation des constituants d’un mélange est souvent une nécessité dans certaines industries, notamment celles qui exploitent des ressources naturelles (mines, pétrole, etc.). Les techniques de séparation des mélanges sont alors utilisées an d’obtenir une substance pure. Lorsqu’un mélange contient plus de deux substances, plusieurs de ces techniques peuvent être utilisées successivement pour les séparer. Comment peut-on isoler les quatre constituants d’un mélange d’eau, de sel, d’huile et de sable ?

But Séparer les quatre constituants d’un mélange d’eau salée, d’huile et de sable à l’aide du matériel de laboratoire et des principales techniques de séparation.

1

Décrivez les parties homogène et hétérogène du mélange que vous devez séparer.

2

Quelles techniques de séparation vous semblent les plus appropriées pour séparer les constituants de la partie hétérogène du mélange ?

3

Quelle technique de séparation vous semble la plus appropriée pour séparer les constituants de la partie homogène du mélange ?

Le scénario d’investigation scientique Matériel

Une plaque chauffante Un erlenmeyer de 125 mL avec bouchon et tube collecteur Un entonnoir Du papier ltre 4 béchers de 100 mL

Un cylindre gradué de 50 mL Une pipette ou un compte-gouttes Un acon laveur Une pince à erlenmeyer 50 mL du mélange d’eau salée, d’huile et de sable

Note au TTP : Quantités suggérées par équipe de travail : 25 mL d’eau ; 2,0 g de sel ; 5,0 g de sable ; 20 mL d’huile. Présenter tous les éléments dans un cylindre gradué de 50 mL.

378

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Date :

Laboratoire 2 UM

2/4

Protocole À l’aide du matériel, déterminez les étapes du protocole à suivre. N’oubliez pas que vous devez obtenir des substances qui ne contiennent aucune trace des autres substances présentes dans le mélange initial.

D’autres méthodes sont possibles. Le protocole suggéré ci-dessous est des plus simples et demande peu de matériel.

Faites valider votre protocole par votre enseignante ou votre enseignant.

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Validé

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

379

Nom :

Groupe :

Laboratoire 2

Date :

UM

3/4

Les résultats À l’aide de quatre étiquettes, numérotez et identiez le contenu des quatre béchers de 100 mL. Dans un tableau, décrivez la substance recueillie dans chacun des béchers en spéciant les techniques utilisées pour les recueillir. Donnez un titre à votre tableau.

Titre : Bécher 1

Bécher 2

Bécher 3

Bécher 4

Description

Huile - liquide jaune et translucide.

Sable - solide brun-beige (il est possible que le sable soit encore mouillé).

Eau - liquide transparent.

Sel - solide blanc (il est possible que le sel soit encore mouillé).

Technique utilisée

Décantation.

Filtration et évaporation.

Distillation.

Distillation et évaporation.

Montrez les substances séparées à votre enseignante ou votre enseignant.

L’analyse des résultats

Plusieurs réponses sont possibles. Toute réponse pertinente peut être acceptée. 1

Observez vos résultats. a) Pour chacune des substances séparées, indiquez le nombre de phases obtenues ainsi que l’état de chacune de ces phases. Bécher 1 : Bécher 2 : Bécher 3 : Bécher 4 : b) Quels béchers contiennent une substance pure ? Justiez votre réponse.

380

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

Nom :

Groupe :

Date :

Laboratoire 2 UM

4/4

2

Le sable ou le sel peuvent être encore mouillés à la n de l’expérience. Si c’est le cas, décrivez le type de mélange obtenu.

3

Quelles difcultés avez-vous dû affronter au cours de la séparation des substances ?

La conclusion

Plusieurs réponses sont possibles. Toute réponse pertinente peut être acceptée. 1

Quelles techniques de séparation avez-vous utilisées pour séparer les constituants du mélange initial ? Ont-elles permis d’obtenir des substances pures ?

2

Si vous deviez refaire cette expérience, que changeriez-vous au protocole ? Expliquez votre réponse.

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

381

Nom :

Groupe :

Laboratoire 2

Date :

UM

Grille d’évaluation

1/1

PRATIQUE

La séparation des mélanges CD1

Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientique ou technologique.

CD3

Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie. Éléments observables

Échelles

Objets d’évaluation

Notes

Critère : Représentation adéquate de la situation L’élève représente le problème en dégageant les éléments pertinents.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

10 7 4 0

Le problème, p. 378, questions 1 à 3

20 15 8 0

Le scénario d’investigation scientique, p. 378 et 379

Critère : Élaboration d’une démarche pertinente L’élève propose un protocole lui permettant d’atteindre le but de l’expérience.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

Critère : Mise en œuvre adéquate de la démarche L’élève utilise le matériel de manière adéquate et respecte les règles de sécurité.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

5 3 1 0

Le travail en laboratoire

L’élève applique les étapes du protocole et les ajuste au besoin.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

20 15 8 0

Le travail en laboratoire

L’élève a séparé les quatre constituants du mélange.

Sans aucune contamination Avec légère contamination Deux des constituants ne sont pas séparés Trois des constituants ne sont pas séparés

15 10

Les résultats, p. 380

5 0

Critère : Élaboration d’explications, de solutions ou de conclusions pertinentes L’élève produit des explications en fonction des résultats obtenus et des connaissances acquises.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

10 7 4 0

L’analyse des résultats, p. 380 et 381, questions 1 à 3

L’élève distingue les techniques de séparation correspondant aux différents types de mélanges.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

10 7 4 0

La conclusion, p. 381, question 1

L’élève respecte la terminologie.

Terminologie très rigoureuse Terminologie rigoureuse Terminologie peu rigoureuse Terminologie non rigoureuse

10 7 4 0

L’ensemble des sections

Total

382

/100

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Date :

Laboratoire 3 UV

3

1/5

La diffusion et l’osmose 4.3 La diffusion et l’osmose, p. 115 à 117

Le problème Les êtres vivants ainsi que les cellules doivent se nourrir pour obtenir l’énergie nécessaire à leur fonctionnement. Les mitochondries, des constituants des cellules, fournissent cette énergie aux cellules. De plus, les êtres vivants ainsi que les cellules doivent se débarrasser de leurs déchets. Comment fonctionnent les mécanismes d’échange qui procurent aux cellules toutes les substances essentielles à leur survie et qui leur permettent d’évacuer leurs déchets ? Comment les substances sont-elles distribuées à l’intérieur de la cellule ?

But Expliquer les mouvements des substances à travers la membrane cellulaire et à l’intérieur d’un milieu. Pour atteindre ce but, vous observerez le mouvement des substances à travers la membrane cellulaire et dans un milieu liquide en utilisant de l’eau et une pomme de terre.

Les réponses aux questions suivantes sont des suggestions. Toute réponse pertinente peut être acceptée. 1

Sachant que les cellules de la pomme de terre contiennent des sels minéraux et que l’eau peut traverser la membrane cellulaire pour équilibrer les concentrations de sel de part et d’autre de celle-ci, quelles substances pouvez-vous utiliser pour déterminer si l’eau entre et sort des cellules d’une pomme de terre ?

2

Quelle substance visible pouvez-vous utiliser pour observer la dispersion d’une substance dans l’eau ?

Le scénario d’investigation scientique Variables

Pour réaliser cette expérience, vous devrez contrôler les variables suivantes : • les substances placées dans la pomme de terre ; • la substance visible placée dans l’eau ; • les mouvements de l’eau dans la pomme de terre et les mouvements de la substance visible dans l’eau.

Matériel

Une boîte de Petri Un compte-gouttes Un rétroprojecteur Un couteau Une pomme de terre

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De l’eau distillée (eau qui ne contient aucun sel minéral) De l’eau physiologique (eau ayant la même concentration en sels minéraux que les cellules du corps humain)

Du gros sel De l’eau à température ambiante Du colorant alimentaire (rouge ou bleu)

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

383

Nom :

Groupe :

Laboratoire 3

Date :

UV

2/5

Protocole À l’aide du matériel et des gures 1 et 2, déterminez les étapes du protocole à suivre. 1er montage : Les mouvements de l’eau dans la pomme de terre

Figure 1 de terre.

Les mouvements de l’eau dans la pomme

2e montage : La coloration de l’eau

Figure 2

Faites valider votre protocole par votre enseignante ou votre enseignant.

384

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

La coloration de l’eau.

Validé

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Nom :

Groupe :

Laboratoire 3

Date :

UV

3/5

Les résultats Illustrez chacun des phénomènes observés dans les encadrés ci-dessous. Donnez un titre à chaque gure.

1er montage : Les mouvements de l’eau dans la pomme de terre Illustrez ce qui s’est passé dans chacun des trois trous de la pomme de terre. Dans chaque encadré, dessinez le contenu du trou au début de l’expérimentation et à la n. Donnez un titre à la gure 3. A. L’eau distillée

B. L’eau physiologique

C. Le gros sel

Au début

Au début

Au début

À la n

À la n

À la n

Figure 3 :

2e montage : La coloration de l’eau Illustrez ce qui s’est passé dans la boîte de Petri trois secondes puis une minute après avoir mis le colorant. Donnez un titre à la gure 4. Après 3 secondes

Après 1 minute

Figure 4 :

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

385

Nom :

Groupe :

Laboratoire 3

Date :

UV

4/5

L’analyse des résultats LA DIFFUSION ET L’OSMOSE Voici la dénition de deux mouvements qui permettent aux substances de traverser la membrane cellulaire et de se disperser dans le cytoplasme. La diffusion est le mouvement des molécules d’un soluté d’une région (ou d’une solution) où elles sont concentrées vers une région (ou une solution) où elles le sont moins. L’osmose est le mouvement des molécules d’eau (solvant) à travers une membrane semi-perméable, de la solution la plus diluée vers la solution la plus concentrée en soluté.

1

Dans quel montage avez-vous observé le phénomène de diffusion ?

2

Dans quel montage avez-vous observé le phénomène d’osmose ?

3

Illustrez le mouvement des molécules d’eau à travers la membrane des cellules de la pomme de terre. À côté de votre illustration, formulez une explication en utilisant les termes « concentration de sel », « osmose », « cellule » et « membrane ». a)

b)

386

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Date :

Laboratoire 3 UV

5/5

c)

4

Quel lien pouvez-vous établir entre la diffusion, l’osmose et le passage des éléments nutritifs dans la cellule ?

La conclusion 1

Formulez une conclusion qui répond au but de l’expérimentation et qui est fondée sur les résultats obtenus.

2

Si vous deviez refaire cette expérience, que changeriez-vous au protocole ? Expliquez votre réponse.

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

387

Nom :

Groupe :

Laboratoire 3

Date :

UV

Grille d’évaluation

1/1

PRATIQUE

La diffusion et l’osmose CD1

Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientique ou technologique.

CD3

Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie. Éléments observables

Échelles

Objets d’évaluation

Notes

Critère : Représentation adéquate de la situation L’élève représente le problème en dégageant les éléments pertinents.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

10 7 4 0

Le problème, p. 383, questions 1 et 2

10 7 4 0

Le scénario d’investigation scientique, p. 383 et 384

Critère : Élaboration d’une démarche pertinente L’élève propose un protocole lui permettant d’atteindre le but de l’expérience.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

Critère : Mise en œuvre adéquate de la démarche L’élève utilise le matériel de manière adéquate et respecte les règles de sécurité.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

5 3 1 0

Le travail en laboratoire

L’élève applique les étapes du protocole et les ajuste au besoin.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

5 3 1 0

Le travail en laboratoire

L’élève illustre ses résultats.

Présentation très rigoureuse Présentation rigoureuse Présentation peu rigoureuse Présentation non rigoureuse

20 13 6 0

Les résultats, p. 385

Critère : Élaboration d’explications, de solutions ou de conclusions pertinentes L’élève explique de façon juste les observations qui ont été faites.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

20 13 6 0

L’analyse des résultats, p. 386 et 387, questions 1, 2 et 4 La conclusion, p. 387, question 1

L’élève analyse adéquatement le mouvement des molécules d’eau dans la pomme de terre.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

15 10 5 0

L’analyse des résultats, p. 386, question 3

L’élève propose des améliorations pertinentes au protocole.

Propositions très pertinentes Propositions pertinentes Propositions peu pertinentes

5 3 1

Propositions non pertinentes

0

L’élève respecte la terminologie.

Terminologie très rigoureuse Terminologie rigoureuse Terminologie peu rigoureuse Terminologie non rigoureuse

Total

388

10 7 4 0

La conclusion, p. 387, question 2

L’ensemble des sections

/100

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

Nom :

Groupe :

Date :

Laboratoire 4 UV

4

1/4

La couleur des feuilles et la photosynthèse 4.4 La respiration cellulaire et la photosynthèse, p. 120 à 124

Le problème À l’automne, les feuilles de certains arbres changent de couleur, passant du vert au rouge, orange, jaune ou brun. D’où viennent les couleurs des feuilles d’automne ?

But Comprendre d’où viennent les couleurs des feuilles de certains arbres à l’automne.

Pour atteindre ce but, vous observerez les pigments des feuilles d’épinard. Vous devrez d’abord extraire les pigments des cellules, puis les séparer à l’aide de la chromatographie an de savoir si des pigments de différentes couleurs sont présents dans les feuilles vertes en même temps que les pigments verts (chlorophylle). LA CHROMATOGRAPHIE La chromatographie est un procédé qui permet de séparer des substances chimiques sur un support comme un papier, une membrane ou un gel. Les substances ayant une plus grande masse se déplacent moins rapidement sur le support que celles qui ont une masse plus petite. Lorsque les substances à séparer sont colorées, des bandes de couleur apparaissent sur le support ; chaque bande correspond à une substance.

Les réponses aux questions suivantes sont des suggestions. Toute réponse pertinente peut être acceptée. 1

Dans cette expérimentation, après avoir extrait les pigments des feuilles d’épinard, vous devrez effectuer une chromatographie an de vérier si des pigments de différentes couleurs sont présents. a) Dessinez ce que vous devriez voir si la chlorophylle était le seul pigment présent dans les feuilles d’épinard.

Vert

b) Dessinez ce que vous devriez voir si les pigments de chacune des couleurs observées à l’automne étaient présents dans la feuille d’épinard.

Vert Orange Jaune Rouge Brun

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

389

Nom :

Groupe :

Laboratoire 4

Date :

UV

2

2/4

Comme les pigments sont dans les cellules des feuilles d’épinard, que faut-il faire pour les extraire ?

Le scénario d’investigation scientique Variables

Pour réaliser cette expérience, vous devez contrôler les variables suivantes : • l’extraction des pigments des feuilles d’épinard ; • le déplacement des pigments sur un support papier.

Matériel

Une boîte de Petri Un mortier Un pilon Un entonnoir Un cylindre gradué de 25 mL

Un bécher de 100 mL Une balance Une paire de ciseaux 5 g de feuilles d’épinard frais 25 mL d’alcool

30 mL de sable Un papier ltre entier Un papier ltre coupé en deux

Protocole 1re partie : L’extraction des pigments des feuilles d’épinard 1. Peser la boîte de Petri vide. 2. Ajouter 5 g de feuilles d’épinard. 3. Découper les feuilles d’épinard en morceaux d’environ un centimètre carré. 4. Déposer les feuilles découpées dans le mortier. 5. Ajouter 25 mL d’alcool dans le mortier. 6. Ajouter une cuillerée de sable dans le mortier. 7. Écraser les feuilles avec le pilon jusqu’à l’obtention d’une purée (voir la gure 1). 8. Déposer le papier ltre dans l’entonnoir. 9. Placer l’entonnoir sur le bécher. 10. Verser la purée d’épinards dans l’entonnoir (voir la gure 2). 11. Attendre que la purée soit ltrée. 12. Réaliser la 2e partie de l’expérimentation avec le liquide recueilli (ltrat). 2e partie : La séparation des pigments des feuilles d’épinard 1. Plier le demi-papier ltre en deux. 2. Déposer le demi-papier ltre plié debout, dans la boîte de Petri. 3. Verser le contenu du bécher dans la boîte de Petri (voir la gure 3). 4. Attendre 15 minutes. 5. Dessiner le résultat obtenu sur le papier ltre.

390

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

Figure 1

Le broyage des feuilles d’épinard.

Figure 2

La ltration de la purée d’épinards.

Figure 3

La séparation des pigments.

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Nom :

Groupe :

Date :

Laboratoire 4 UV

3/4

Les résultats Dessinez votre moitié de papier ltre après la chromatographie.

Orange Jaune Vert

L’analyse des résultats 1

Répondez aux questions suivantes. a) De quelle couleur étaient les feuilles d’épinard au départ ?

b) Quelles couleurs avez-vous observées sur le demi-papier ltre après la chromatographie ?

c) Les couleurs sont-elles disposées dans un ordre précis ?

d) Selon cet ordre, quel pigment a la plus grande masse ?

2

Avez-vous observé sur votre demi-papier ltre toutes les couleurs des feuilles à l’automne ? Comment pouvez-vous expliquer ce résultat ?

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

391

Nom :

Groupe :

Date :

Laboratoire 4 UV

4/4

3

Est-ce que le changement de couleurs des feuilles à l’automne s’explique par le fait que la chlorophylle qui donne la couleur verte aux feuilles change de couleur ou par le fait que les pigments de différentes couleurs sont présents toute l’année, mais sont cachés par la chlorophylle ? Justiez votre réponse à l’aide de vos résultats.

4

Quel lien pouvez-vous établir entre le changement de couleur des feuilles à l’automne et la photosynthèse ?

La conclusion 1

Formulez une conclusion qui répond au but de l’expérimentation et est fondée sur les résultats obtenus.

2

Si vous deviez refaire cette expérience, que changeriez-vous dans le protocole ? Expliquez pourquoi.

392

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

Nom :

Groupe :

Laboratoire 4

Date :

UV

Grille d’évaluation

1/1

PRATIQUE

La couleur des feuilles et la photosynthèse CD1

Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientique ou technologique.

CD3

Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie. Éléments observables

Échelles

Objets d’évaluation

Notes

Critère : Représentation adéquate de la situation L’élève représente le problème en dégageant les éléments pertinents.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

15 10 5 0

Le problème, p. 389 et 390, questions 1 et 2

Critère : Mise en œuvre adéquate de la démarche L’élève utilise le matériel de manière adéquate et respecte les règles de sécurité.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

10 7 4 0

Le travail en laboratoire

L’élève applique les étapes du protocole et les ajuste au besoin.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

10 7 4 0

Le travail en laboratoire

L’élève illustre ses résultats.

Présentation très rigoureuse Présentation rigoureuse Présentation peu rigoureuse Présentation non rigoureuse

10 7 4 0

Les résultats, p. 391

Critère : Élaboration d’explications, de solutions ou de conclusions pertinentes L’élève explique de façon juste les observations qui ont été faites.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

40 26 12 0

L’élève propose des améliorations pertinentes au protocole.

Propositions très pertinentes Propositions pertinentes Propositions peu pertinentes Propositions non pertinentes

5 3 1 0

L’élève respecte la terminologie.

Terminologie très rigoureuse Terminologie rigoureuse Terminologie peu rigoureuse Terminologie non rigoureuse

10 7 4 0

L’analyse des résultats, p. 391 et 392, questions 1 à 4 La conclusion, p. 392, question 1 La conclusion, p. 392, question 2

L’ensemble des sections

Total

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/100

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

393

Nom :

Groupe :

Laboratoire 5

Date :

TE

5

1/5

Les caractéristiques de différents sols 5.3 Les sols, p. 161 à 165

Le problème Tous les sols se composent de fragments rocheux et de particules minérales, et comprennent des matières organiques, tels des débris de plantes et d’animaux. De plus, les sols contiennent des organismes vivants microscopiques, de l’air et de l’eau. C’est la proportion et l’organisation de ces différents éléments qui déterminent les propriétés de chaque sol et l’usage qu’on en fait. La capacité de drainage d’un sol est une de ces propriétés. Quel sol se draine le mieux, c’est-à-dire favorise le plus l’écoulement de l’eau ? Quels sont les facteurs qui déterminent la capacité de drainage d’un sol ?

But Déterminer l’échantillon de sol qui se draine le mieux et les facteurs qui font varier la capacité de drainage d’un sol.

Pour atteindre ce but, vous évaluerez la taille des particules qui composent quatre sols ainsi que la texture et la structure de ces sols. Vous comparerez ensuite la capacité de drainage de ces quatre sols.

Les réponses aux questions suivantes sont des suggestions. Toute réponse pertinente peut être acceptée. 1

Quels qualicatifs utiliseriez-vous pour caractériser chacune des propriétés suivantes ? a) La taille des particules qui composent un sol. b) La structure d’un sol.

2

Comment peut se comporter un sol humide si on le presse dans la main ?

3

Pour comparer la capacité de drainage de différents sols, est-il préférable selon vous d’utiliser la même masse de chaque échantillon ou le même volume ? Pourquoi ?

4

Comment feriez-vous pour comparer la capacité de drainage des différents échantillons de sol ?

5

Comment pourrez-vous déterminer le sol qui possède la plus grande capacité de drainage à la n de l’expérience ?

394

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Laboratoire 5

Date :

TE

6

2/5

Selon vous, lequel des sols suivants aura la meilleure capacité de drainage : l’argile, le sable, la terre noire ou le gravier ? Justiez votre hypothèse à l’aide de vos connaissances actuelles. Vous pourrez ensuite la vérier.

Le scénario d’investigation scientique Variables

Pour réaliser cette expérience, vous devez contrôler les variables suivantes : • le volume des échantillons de sol ; • la taille moyenne des particules qui composent chacun des échantillons de sol ; • l’agencement des particules qui composent chacun des échantillons de sol ; • le comportement de chaque sol lorsqu’on le presse dans la main ; • le volume d’eau drainé par chacun des sols.

Matériel

4 béchers de 50 mL Un bécher de 500 mL 4 cylindres gradués de 100 mL 4 entonnoirs Un support universel Un support à entonnoir 4 pinces universelles

Une loupe Un microscope ou un binoculaire Un tamis Une balance Une spatule Un acon-laveur

Un chronomètre Une plaque chauffante De l’eau 4 papiers ltres 4 échantillons de sol (sable, terre noire, gravier, argile) dans des boîtes de Petri

Protocole 1re partie : La taille des particules d’un sol sec 1. Examiner une pincée de chacun des échantillons de sol à la loupe ou le tamiser. 2. Évaluer la taille des particules. 2e partie : La structure d’un sol sec 1. Examiner une pincée de chacun des échantillons de sol à la loupe, au microscope ou au binoculaire. 2. Indiquer si les particules sont disposées de façon lâche ou serrée. 3e partie : La texture d’un sol humide 1. À l’aide du acon-laveur, humidier légèrement le sol pour reproduire les conditions naturelles. 2. Décrire la texture du sol humide au toucher.

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

395

Nom :

Groupe :

Laboratoire 5

Date :

TE

3/5

4e partie : La capacité de drainage Choisissez, parmi le matériel mis à votre disposition, ce dont vous aurez besoin pour déterminer la capacité de drainage des échantillons de sol. Dans la liste de matériel, surlignez ce que vous utiliserez. À l’aide de la gure ci-contre, déterminez les étapes du protocole à suivre.

La capacité de drainage de quatre sols.

Les résultats Notez vos données sur les propriétés de chaque échantillon de sol dans le tableau 1. Donnez un titre à votre tableau. Tableau 1 : Sol Sable

Propriété

Terre noire

Argile en poudre

Gravier

Taille des particules Structure du sol sec Texture du sol humide Eau recueillie (mL)

396

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Date :

Laboratoire 5 TE

4/5

L’analyse des résultats 1

Répondez aux questions suivantes concernant les différentes propriétés des sols. a) Quel sol possède les particules les plus grossières ? b) Lequel possède les particules les particules les plus nes ? c) Lequel possède la structure la plus lâche ? d) Lequel possède la structure la plus serrée ? e) Lequel se draine le mieux ? f) Lequel se draine le moins bien ?

2

Quels facteurs déterminent la capacité de drainage d’un sol ? Justiez votre réponse en vous appuyant sur vos résultats.

3

Pour chacune des situations suivantes, indiquez si vous utiliseriez un sol avec une bonne capacité de drainage ou non. Justiez votre réponse. a) Autour des fondations d’une piscine creusée.

b) Pour la construction d’un bassin d’eau.

c) Pour enfouir des déchets et empêcher que la matière en décomposition n’atteigne la nappe phréatique.

d) Comme base pour la construction d’une route.

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

397

Nom :

Groupe :

Laboratoire 5

Date :

TE

4

5/5

Décrivez comment vous pourriez résoudre les problèmes ci-dessous. a) Un sol ne peut être utilisé pour l’agriculture en raison de l’eau qui s’y accumule. Comment peut-on augmenter le volume d’eau qui s’écoule de ce sol ?

b) Un autre sol est déclaré impropre à l’agriculture à cause de sa trop grande sécheresse. Comment peut-on retenir plus d’eau dans ce sol et diminuer sa capacité de drainage ?

La conclusion 1

Formulez une conclusion qui répond au but de l’expérimentation, valide ou invalide votre hypothèse et qui est fondée sur les résultats obtenus.

2

Si vous deviez poursuivre cette expérience, que proposeriez-vous comme expérimentation ?

398

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

Nom :

Groupe :

Laboratoire 5

Date :

TE

Grille d’évaluation

1/1

PRATIQUE

Les caractéristiques de différents sols CD1

Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientique ou technologique.

CD3

Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie. Éléments observables

Échelles

Objets d’évaluation

Notes

Critère : Représentation adéquate de la situation L’élève représente le problème en dégageant les éléments pertinents.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

25 17 9 0

Le problème, p. 394, questions 1 à 5

L’élève formule une hypothèse et la justie.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

5 3 1 0

Le problème, p. 395, question 6

Critère : Élaboration d’une démarche pertinente L’élève propose un protocole lui permettant d’atteindre le but de l’expérience.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

10 7 4 0

Le scénario d’investigation scientique, p. 395 et 396

Critère : Mise en œuvre adéquate de la démarche L’élève utilise le matériel de manière adéquate et respecte les règles de sécurité.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

5 3 1 0

Le travail en laboratoire

L’élève applique les étapes du protocole et les ajuste au besoin.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

10 7 4 0

Le travail en laboratoire

L’élève présente ses résultats dans un tableau.

Présentation très rigoureuse Présentation rigoureuse Présentation peu rigoureuse Présentation non rigoureuse

5 3 1 0

Les résultats, p. 396

Critère : Élaboration d’explications, de solutions ou de conclusions pertinentes L’élève produit des conclusions justes en fonction des connaissances acquises.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

L’élève propose des suites pertinentes à cette expérimentation.

Propositions très pertinentes Propositions pertinentes Propositions peu pertinentes

5 3 1

Propositions non pertinentes

0

L’élève respecte la terminologie.

Terminologie très rigoureuse Terminologie rigoureuse Terminologie peu rigoureuse Terminologie non rigoureuse

25 17 9 0

10 7 4 0

L’analyse des résultats, p. 397 et 398, questions 1 à 4 La conclusion, p. 398, question 1 La conclusion, p. 398, question 2

L’ensemble des sections

Total

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/100

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

399

Nom :

Groupe :

Date :

Laboratoire 6 TE

6

1/4

Une simulation de l’orbite 6.1 La gravitation universelle, p. 185 à 188 6.2 L’organisation du système solaire, p. 192 à 198

Le problème Toutes les planètes du système solaire tournent en orbite autour de l’étoile centrale : le Soleil. Elles ne prennent pas toutes le même temps pour faire le tour de ce dernier. La durée de la révolution des planètes autour du Soleil varie selon la distance qui les sépare de lui. Quelle est la relation entre la durée de révolution d’une planète et sa distance par rapport au Soleil ?

But Déterminer la relation entre la durée de révolution d’une planète et sa distance par rapport au Soleil.

Pour atteindre ce but, vous créerez des orbites relativement stables et les plus circulaires possible dans un simulateur de gravité que vous aurez fabriqué. Dans le simulateur, la gravité exercée par le Soleil est représentée par une masse qui est xée sous une membrane de tissu élastique, en plein centre, et qui déforme celle-ci en l’étirant (voir les gures 1 et 2, à la page suivante). Les planètes sont représentées par des billes lancées sur cette membrane de façon à tourner autour de la masse centrale.

Les réponses aux questions suivantes sont des suggestions. Toute réponse pertinente peut être acceptée. 1

Expliquez pourquoi la masse attachée sous la membrane représente la gravité solaire.

2

Qu’arrivera-t-il si on place une bille dans le simulateur sans lui donner aucune impulsion ?

3

Comment ferez-vous pour faire tourner les billes placées dans le simulateur autour de la masse centrale ?

4

Selon vous, quelle sera la durée de la révolution des billes lancées près de la masse centrale ? Justiez votre hypothèse en vous fondant sur vos connaissances actuelles. Vous pourrez ensuite la vérier.

5

Selon vous, quelle sera la durée de la révolution des billes lancées plus loin de la masse centrale ? Justiez votre hypothèse en vous fondant sur vos connaissances actuelles. Vous pourrez ensuite la vérier.

400

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Date :

Laboratoire 6 TE

2/4

Le scénario d’investigation scientique Variables

Pour réaliser cette expérience, vous devrez contrôler les variables suivantes : • la distance entre la masse centrale et la bille ; • la durée de révolution de la bille.

Matériel

Une masse métallique de 500 g avec crochet Un gros cylindre creux (seau, poubelle, etc.) Une membrane de tissu élastique (élasthanne) Une bille

De la celle ou de petites attaches autobloquantes (tie wrap) Une longue bande élastique ou de longues attaches autobloquantes (tie wrap) Un chronomètre (facultatif)

Protocole Construction du simulateur 1. Attacher la masse au centre de la membrane de tissu élastique à l’aide d’une celle ou d’une petite attache autobloquante (tie wrap) (voir la gure 1). 2. Placer la membrane sur le gros cylindre en ayant soin de bien centrer la masse suspendue. 3. Fixer solidement la membrane sur le pourtour du cylindre à l’aide d’une bande élastique ou d’une longue attache autobloquante (tie wrap). Il sera peut-être nécessaire de mettre plusieurs attaches bout à bout (voir la gure 2). La membrane doit être tendue de Figure 1 La xation de la masse à la façon que la déformation créée par la masse suspendue membrane élastique. soit sufsante (environ 5 cm de dénivellation). Simulation de l’orbite des planètes 1. Déposer une bille dans le simulateur sans lui donner d’impulsion. Noter le résultat. 2. Lancer à grande vitesse une bille à mi-distance entre le bord et le centre du simulateur. Observer et noter la trajectoire de la bille. 3. Lancer la bille au même endroit, mais à petite vitesse. Observer et noter la trajectoire de la bille. 4. Lancer une bille près du bord du simulateur de façon Figure 2 Le simulateur de gravité. à obtenir l’orbite la plus circulaire possible. Plusieurs essais peuvent être nécessaires. Observer et noter le temps que met la bille à faire un tour complet. 5. Lancer une bille à mi-distance entre le bord et le centre du simulateur de façon à obtenir l’orbite la plus circulaire possible. Observer et noter le temps que met la bille à faire un tour complet. 6. Lancer une bille près du centre du simulateur de façon à obtenir l’orbite la plus circulaire possible. Observer et noter le temps que met la bille à faire un tour complet. 7. Répéter les étapes 2 à 4 plusieurs fois de façon à obtenir les orbites les plus circulaires possible et à avoir une bonne estimation du temps de révolution pour Figure 3 Les trois trajectoires de la bille chacune des trois positions de départ (voir la gure 3). dans le simulateur de gravité.

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

401

Nom :

Groupe :

Laboratoire 6

Date :

TE

3/4

Les résultats Consignez les données recueillies dans les tableaux ci-dessous. Tableau 1

La trajectoire observée selon l’impulsion de départ

Impulsion de départ

Trajectoire observée

Aucune

La bille se dirige directement dans le creux au centre de la membrane.

Grande vitesse

La bille suit une trajectoire fortement elliptique (allongée) et sort du simulateur.

Faible vitesse

La bille suit une trajectoire fortement elliptique et se dirige dans le creux au centre de la membrane.

Tableau 2

Le temps nécessaire pour faire un tour complet (en secondes) selon la position de départ

Position de départ

Temps nécessaire pour faire un tour complet (secondes)

Près du bord

Variable (relativement long).

À mi-distance

Variable (temps moyen).

Près du centre

Variable (relativement court).

L’analyse des résultats 1

Avant d’essayer de former des orbites circulaires avec la bille, vous avez procédé à quelques lancers. a) Que s’est-il passé lorsque vous avez lancé la bille sans impulsion de départ ?

b) Que s’est-il passé lorsque vous avez lancé la bille à grande vitesse ?

c) Que s’est-il passé lorsque vous avez lancé la bille à une vitesse trop faible ?

402

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Date :

Laboratoire 6 TE

2

4/4

Quelle relation peut-on établir entre la distance des billes par rapport au centre du simulateur et leur durée de révolution ?

La conclusion 1

Quelle relation peut-on établir entre la distance des planètes par rapport au Soleil et leur durée de révolution ?

2

Qu’arriverait-il à une planète qui serait immobile dans le système solaire ?

3

Qu’arriverait-il à une planète si elle recevait une impulsion qui aurait pour effet d’augmenter grandement sa vitesse ?

4

Toutes les billes, même celles qui ont suivi une trajectoire circulaire, ont ni par se retrouver au centre de la membrane durant l’expérience. Pourquoi alors les planètes du système solaire restent-elles toujours à peu près à la même distance du Soleil ?

5

Si vous deviez refaire cette expérience, que changeriez-vous au protocole ? Expliquez votre réponse.

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

403

Nom :

Groupe :

Laboratoire 6

Date :

TE

Grille d’évaluation

1/1

PRATIQUE

Une simulation de l’orbite CD1

Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientique ou technologique.

CD3

Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie. Éléments observables

Échelles

Objets d’évaluation

Notes

Critère : Représentation adéquate de la situation L’élève représente le problème en dégageant les éléments pertinents.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

10 1 4 0

Le problème, p. 400, questions 1 à 3

L’élève formule une hypothèse et la justie.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

10 7 4 0

Le problème, p. 400, questions 4 et 5

20 14 7 0

Le travail en laboratoire

Critère : Mise en œuvre adéquate de la démarche L’élève suit les étapes du protocole et les ajuste au besoin.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

L’élève présente ses résultats dans un tableau.

Présentation très rigoureuse Présentation rigoureuse Présentation peu rigoureuse Présentation non rigoureuse

5 3 1 0

Les résultats, p. 402

Critère : Élaboration d’explications, de solutions ou de conclusions pertinentes L’élève utilise le matériel de façon adéquate et respecte les règles de sécurité.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

5 3 1 0

Le travail en laboratoire

L’élève établit la relation entre la distance des billes par rapport au centre du simulateur et leur durée de révolution.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

15 10 5 0

L’analyse des résultats, p. 403, question 2

L’élève établit la relation entre la distance des planètes par rapport au Soleil et leur durée de révolution.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

15 10 5 0

La conclusion, p. 403, question 1

L’élève fait le lien entre des vitesses excessivement lentes ou rapides et leur effet sur l’orbite.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

10 7 4 0

L’analyse des résultats, p. 402, question 1 La conclusion, p. 403, questions 2 et 3

L’élève respecte la terminologie.

Terminologie très rigoureuse Terminologie rigoureuse Terminologie peu rigoureuse Terminologie non rigoureuse

10 7 4 0

L’ensemble des sections

Total

404

/100

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Atelier 1

Date : UT

1

1/6

Construire une éolienne (démarche de conception) 8.1 Les transformations de l’énergie p. 255 à 258 8.2 Les machines simples p. 263 à 269 8.3 Les mécanismes de transmission du mouvement p. 276 à 278

Le problème Le vent est une source d’énergie renouvelable qui est souvent convertie en électricité par des éoliennes pour chauffer et éclairer des immeubles. Les éoliennes peuvent aussi servir à produire de l’énergie mécanique à des ns diverses. Pour quel usage domestique pourrait-on employer l’énergie mécanique d’une éolienne ?

But Construire une éolienne qui est pourvue d’un mécanisme poulies-courroie permettant de puiser de l’eau.

Examinez le cahier des charges de l’éolienne que vous devez concevoir.

• • •

• • •

Fournir l’énergie nécessaire pour puiser de l’eau à l’aide d’un mécanisme poulies-courroie. L’objet doit être adapté aux conditions atmosphériques, donc capable de résister aux rayons ultraviolets, à la corrosion, au vent et à la pluie. L’objet doit être : – muni de pales qui peuvent être orientées Une éolienne suivant la direction du vent ; – muni d’un système de poulies. Le coût de fabrication de l’objet doit être inférieur à ,00 $. L’objet doit être : – facile à utiliser ; – sans danger. L’objet doit être fabriqué avec des matériaux : – inoffensifs pour l’environnement ; – réutilisables, dans la mesure du possible.

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

405

Nom :

Groupe :

Atelier 1

Date : UT

2/6

Le scénario d’investigation technologique Site internet suggéré : Comment fabriquer une

turbine éolienne. hp://science.gc.ca/Ressources_pedagogiques/Plans_de_lecon/Plans_de_lecon_:_L%27energie _tiree_du_vent_et_des_eaux_en_mouvement/Activite_turbine_eolienne-WS07346DE5-1_Fr.htm Les réponses aux questions suivantes sont des suggestions. Toute réponse pertinente peut être acceptée. 1

Dans Internet ou à la bibliothèque, cherchez un modèle d’éolienne approprié ainsi que des indications sur sa fabrication. Décrivez l’éolienne que vous avez choisie. Composantes :

Fonctionnement :

2

Énumérez les matériaux et le matériel que vous utiliserez pour la construction de votre éolienne. Matériaux :

Matériel :

406

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Atelier 1

Date : UT

3/6

3

Faites un croquis de l’éolienne et du mécanisme poulies-courroie.

4

Représentez votre éolienne par un schéma de principe. Nommez et colorez de différentes couleurs les pièces du système. Puis, indiquez les mouvements et les forces mis en œuvre dans le système.

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

407

Nom :

Groupe :

Atelier 1

Date : UT

5

4/6

Indiquez les étapes à suivre pour construire votre prototype.

Les étapes de la fabrication

408

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Atelier 1

Date : UT

5/6

Concrétiser sa démarche 1

Fabriquez votre prototype de façon sécuritaire en suivant les étapes de fabrication que vous avez établies.

2

Mettez le prototype à l’essai. À l’aide de différentes masses xées à la corde, simulez un mécanisme qui puise l’eau dans un puits an de déterminer la masse maximale qui peut être soulevée par l’éolienne. Notez toutes les observations pertinentes concernant le fonctionnement de l’éolienne.

3

Consignez les données recueillies dans un tableau.

Masse (g)

Soulevées oui

Observations

non

1

✓

Le ventilateur tourne à faible régime, mais cela sut pour soulever la masse.

2

✓

La corde commence à glisser (masses plus lourdes).

3

✓

Le système est plus lent pour les plus grandes masses.

4

✓

Le système n’arrive pas à soulever la masse.

L’analyse 1

Votre éolienne est-elle conforme aux exigences du cahier des charges ? Justiez votre réponse.

2

Est-ce que le mécanisme poulies-courroie fonctionne bien lorsque l’éolienne est en mouvement ? Quelle est la masse maximale que le système a pu soulever ?

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

409

Nom :

Groupe :

Atelier 1

Date : UT

3

Avez-vous apporté des changements à votre modèle à la suite de votre essai ?

4

Quelles améliorations voudriez-vous apporter à votre éolienne ?

5

Quelles difcultés avez-vous rencontrées au cours de la fabrication de l’éolienne ?

6/6

La conclusion Rédigez un court texte de présentation de votre éolienne. Expliquez comment elle remplit sa fonction et rapportez les observations faites durant l’expérimentation (masse soulevée, efcacité du système, difcultés éprouvées, etc.). De plus, décrivez son installation durant l’expérimentation. Concluez en donnant votre degré de satisfaction à l’égard de votre prototype.

410

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Atelier 1

Date : UT

Grille d’évaluation

1/1

PRATIQUE

Construire une éolienne (démarche de conception) CD1

Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientique ou technologique.

CD3

Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie. Éléments observables

Échelles

Objets d’évaluation

Notes

Critère : Représentation adéquate de la situation L’élève trouve des pistes de solutions.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

10 7 4 2

Le scénario d’investigation technologique, p. 406 et 407, questions 1 et 3

Critère : Élaboration d’une démarche pertinente L’élève choisit des ressources appropriées (matériaux, outils, etc.).

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

5 3 1 0

Le scénario d’investigation technologique, p. 406, question 2

L’élève planie les étapes de la démarche.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

10 7 4 2

Le scénario d’investigation technologique, p. 408, question 5

Critère : Mise en œuvre adéquate de la démarche L’élève utilise le matériel de manière adéquate et respecte les règles de sécurité.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

5 3 1 0

Le travail en atelier

L’élève ajuste sa démarche au besoin.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

5 3 1 0

Le travail en atelier

L’élève représente son prototype avec le schéma approprié en respectant les règles et les conventions.

Présentation très rigoureuse Présentation rigoureuse Présentation peu rigoureuse Présentation non rigoureuse

15 11 8 3

Le scénario d’investigation technologique, p. 407, question 4

L’élève consigne ses résultats dans un tableau en respectant les règles et les conventions.

Présentation très rigoureuse Présentation rigoureuse Présentation peu rigoureuse Présentation non rigoureuse

10 7 4 1

Concrétiser sa démarche, p. 409, question 3

L’élève respecte la terminologie.

Terminologie très rigoureuse Terminologie rigoureuse Terminologie peu rigoureuse Terminologie non rigoureuse

5 3 1 0

L’ensemble des sections.

Critère : Élaboration d’explications, de solutions ou de conclusions pertinentes L’élève produit un prototype respectant le cahier des charges.

De façon autonome Avec très peu de soutien Avec du soutien Avec un encadrement constant

10 7 4 2

L’analyse, p. 409, questions 1 et 2

L’élève propose des améliorations à son prototype.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

15 11 8 3

L’analyse, p. 410, questions 3 à 5

L’élève présente son prototype en tenant compte des données recueillies et des connaissances acquises.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

10 7 4 2

La conclusion, p. 410

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/100 Conquêtes • Laboratoires et ateliers

411

Nom :

Groupe :

Atelier 2

Date : UT

2

1/5

L’analyse d’une pince à long bec (démarche d’analyse) 8.2 Les machines simples, p. 263 à 269

Le problème On trouve une grande variété d’outils dans un atelier. Parmi les plus familiers, la pince s’avère très pratique. Il en existe une diversité surprenante. On utilise des pinces dans l’atelier pour serrer des pièces, les couper ou simplement les maintenir en place. On trouve aussi différents modèles de pinces dans la cuisine, la salle de bain ou le bureau, par exemple une pince à barbecue, une pince à cheveux ou un pincenotes. Alors que certaines pinces ont des usages multiples, d’autres ont une fonction plus spécique. Peu importe leur usage, la grande majorité des pinces fonctionnent selon le même principe. Lequel ?

But Analyser une pince à long bec pour en comprendre le fonctionnement et la construction.

Les réponses aux questions varieront selon le modèle de pince à long bec fourni aux élèves. Les suggestions de réponses concernent la pince illustrée dans le problème. Toute réponse pertinente peut être acceptée. 1

Nommez trois types de pinces, autres que celles mentionnées dans l’introduction, qu’on peut trouver dans une salle de bain, une cuisine et un bureau. Indiquez la fonction de chacune. Salle de bain :

Cuisine :

Bureau :

2

412

Selon vous, à quoi peut servir la pince à long bec que vous devez analyser ? Quelles sont ses similarités avec les pinces nommées dans la question précédente ?

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Atelier 2

Date : UT

2/5

Le scénario d’investigation technologique Observez attentivement la pince à long bec. 1

La pince est composée de cinq parties : les deux branches recouvertes d’une membrane de caoutchouc, les mâchoires à l’extrémité des branches, un pivot et un coupe-câble intégré aux mâchoires. Expliquez à quoi servent chacune de ses parties. Branches :

Membrane de caoutchouc :

Mâchoires :

Pivot :

Coupe-câble :

2

Décrivez les liaisons suivantes. a) Liaison entre les deux branches :

b) Liaison entre les branches et la membrane de caoutchouc :

3

Quelle pièce assure une fonction de guidage ? De quel type de guidage s’agit-il ?

4

Nommez le mouvement qu’effectuent les branches de la pince.

5

Nommez la principale force en jeu lors de l’utilisation de la pince.

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

413

Nom :

Groupe :

Atelier 2

Date : UT

6

3/5

Quels matériaux a-t-on utilisés pour fabriquer la pince que vous analysez ?

Les résultats 1

Dans l’encadré ci-dessous, à l’aide des symboles normalisés appropriés (voir le cahier, à la page 296), faites le schéma de principe de la pince à long bec.

2

Dans l’encadré ci-dessous, faites le schéma de construction de la pince à long bec.

414

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Atelier 2

Date : UT

4/5

L’analyse des résultats 1

Nommez deux machines simples que comporte la pince que vous avez analysée. Expliquez votre réponse.

2

Pourquoi les mâchoires sont-elles striées ?

3

Pourquoi les mâchoires sont-elles de forme allongée ?

4

Quels sont les avantages des matériaux choisis ?

La conclusion 1

À l’aide des observations que vous avez notées dans la section L’analyse des résultats, expliquez le fonctionnement de la pince que vous avez analysée.

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Conquêtes • Laboratoires et ateliers

415

Nom :

Groupe :

Atelier 2

Date : UT

2

5/5

Bien qu’elles aient différents usages, les pinces nommées dans la section Le problème fonctionnent toutes selon le principe du levier. Cependant, ce ne sont pas tous des leviers de même type. En reprenant les exemples de pinces que vous avez indiqués à la question 1, précisez le type de levier utilisé (levier inter-appui, inter-moteur ou inter-résistant). Un exemple est donné pour une pince qu’on trouve dans chaque pièce de la maison. Salle de bain. Exemple : Pince à cheveux : levier inter-moteur.

Cuisine. Exemple: Pince à barbecue : levier inter-moteur.

Bureau. Exemple : Pince-notes : levier inter-appui.

3

416

Après avoir bien observé la pince analysée, pouvez-vous suggérer des améliorations à cet objet technique ?

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

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Nom :

Groupe :

Atelier 2

Date : UT

Grille d’évaluation

1/1

THÉORIE

L’analyse d’une pince à long bec (démarche d’analyse) CD2

Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientique ou technologique.

CD3

Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie. Éléments observables

Échelles

Objets d’évaluation

Notes

Critère : Interprétation appropriée de la problématique L’élève s’interroge sur la fonction de l’objet.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

10 7 5 2

Le problème, p. 412, questions 1 et 2

Critère : Utilisation pertinente des connaissances scientiques et technologiques L’élève choisit les concepts appropriés dont elle ou il a besoin pour comprendre le fonctionnement et la fabrication de l’objet.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

20 18 10 5

Le scénario d’investigation technologique, p. 413 et 414, questions 1 à 6

Critère : Production adéquate d’explications ou de solutions L’élève explique le fonctionnement de l’objet technique.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

25 18 10 5

Les résultats, p. 414, question 1 La conclusion, p. 415 et 416, questions 1 et 2

L’élève formule des explications ou des solutions qui sont exactes, utiles et complètes en lien avec la fabrication de l’objet.

Très clairement Clairement De façon imprécise De façon insatisfaisante

25 18 10 5

L’analyse des résultats, p. 415, questions 1 à 4 La conclusion, p. 416, question 3

L’élève respecte la terminologie, les règles et les conventions dans la représentation de l’objet technique avec les schémas de principe et de construction.

Présentation très rigoureuse Présentation rigoureuse Présentation peu rigoureuse Présentation non rigoureuse

20 15 10 5

Les résultats, p. 414, questions 1 et 2

Total

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/100

Conquêtes • Laboratoires et ateliers

417

Guide se poursuit à la page suivante

Tests de connaissances (outils d’évaluation)

L’évaluation occupe une place essentielle dans l’apprentissage Étant donné que, en science et technologie, les connaissances sont au cœur de l’apprentissage, tant les aspects théoriques que pratiques du programme d’études doivent faire l’objet d’une évaluation Cette manière de concevoir l’apprentissage et l’évaluation est d’ailleurs dénie dans le Cadre d’évaluation des apprentissages (2011), qui précise que la pondération à attribuer à ces deux aspects devrait être la suivante : • théorie : 60 % • pratique : 40 % Dans cet esprit, la section Tests de connaissances du guide propose un test de connaissances pour chacun des chapitres du cahier d’apprentissage Les tests permettent d’évaluer les connaissances des élèves et, ainsi, de vérier le développement de la compétence disciplinaire 2 (Mettre à prot ses connaissances scientiques et technologiques) En outre, ces tests permettent de s’assurer que les élèves maîtrisent convenablement les concepts inscrits au programme d’études Chaque test couvre au moins un des concepts essentiels traités dans le chapitre où il s’insère et il respecte la progression des apprentissages Une pondération sur 100 est proposée

Sommaire Test

Corrigé

420

C-37



424

C-38



428

C-40



433

C-43



438

C-45

Chapitre 6 – Le système solaire CD2                                                                    444

C-48

L’univers matériel Chapitre 1 – L’organisation de la matière CD2



Chapitre 2 – Les transformations de la matière CD2 L’univers vivant Chapitre 3 – La reproduction humaine CD2

Chapitre 4 – La diversité et le maintien de la vie CD2 La Terre et l’espace Chapitre 5 – La Terre CD2

L’univers technologique Chapitre 7 – Les systèmes technologiques CD2                                                     448

C-50

Chapitre 8 – Les forces et les mouvements CD2

C-53



453

419

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UM

1/3

Chapitre 1 L’organisation de la matière Test de connaissances 1

THÉORIE

/100

Dénissez les termes suivants dans vos mots. a) Un atome

b) Un élément

c) Une molécule

/9

2

Nommez trois caractéristiques des atomes selon le modèle atomique de Dalton.

/6

3

Indiquez si chacun des énoncés suivants se rapporte aux atomes, aux éléments ou aux molécules. a) Nous sommes les constituants de base de la matière. b) Nous sommes classés dans le tableau périodique. c) On a imaginé notre existence il y a plus de 2000 ans. d) Nous sommes des substances constituées d’atomes identiques. e) Nous résultons de l’union de plusieurs atomes. /5

4

Dans chacun des groupes d’énoncés suivants, encerclez celui qui est vrai. a) 1) Démocrite a prouvé l’existence des atomes il y a plus de 2000 ans. 2) On considère que l’atome est le plus petit constituant de la matière. 3) Les gaz ne sont pas constitués d’atomes. 4) Un atome d’hydrogène a une masse de 1 g.

420

Conquêtes • Tests de connaissances

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Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UM

2/3

b) 1) L’eau est l’élément le plus abondant sur Terre. 2) Il existe un nombre illimité d’éléments différents. 3) Les éléments ont des propriétés identiques. 4) La molécule de dioxygène (O2) est un élément. c) 1) Il est possible de décomposer une molécule en ses différents éléments. 2) Une molécule est toujours composée d’éléments différents. 3) Les molécules sont classées dans le tableau périodique des éléments. 4) Une molécule possède les mêmes propriétés que les éléments qui la constituent. 5

Pour chacune des formules chimiques suivantes, indiquez s’il s’agit d’un atome, d’un élément ou d’une molécule. Si plus d’une réponse est possible, indiquez-les toutes. a) C2H6 :

d) MgCl2 :

b) Mg :

e) O3 :

c) Cl2 : 6

/9

/10

Expliquez pourquoi les symboles chimiques sont les mêmes dans toutes les langues.

/3

En vous aidant du tableau périodique des éléments présenté dans l’annexe 1 (à la page 423), répondez aux questions suivantes. 7

Complétez le tableau suivant. Symbole chimique

Nom de l’élément

Nombre atomique

Masse atomique

Lithium 32 19 Zn Argent

8

/10

Classez les éléments suivants par ordre croissant de masse atomique. Pd, Ti, N, Fe, F :

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/3

Conquêtes • Tests de connaissances

421

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UM

9

3/3

Indiquez si les éléments gurant dans le tableau suivant se trouvent à l’état solide, liquide ou gazeux à température ambiante. Élément

État

Solide

Liquide

Gazeux

Hydrogène

✓

Brome

✓

Aluminium

✓

Arsenic

✓

Chlore

/5

✓

10 a) Combien doit-on réunir d’atomes d’hydrogène pour obtenir la même masse qu’un atome de cobalt ? b) Combien doit-on réunir d’atomes de bore pour obtenir la même masse que 33 atomes d’hydrogène ? c) Combien doit-on réunir d’atomes de magnésium pour obtenir la même masse que deux atomes de titane ? /6

11

Pour chacune des molécules suivantes, donnez les noms des éléments qui la composent ainsi que le nombre d’atomes de chaque élément présent dans la molécule. a) H2O2 :

d) KBr :

b) H2 :

e) C8H18 :

c) HNO3 :

/10

12 Quelle molécule obtiendra-t-on si on combine les atomes suivants ? Donnez la formule chimique de la molécule ainsi formée.

Note : On acceptera que l’élève inverse l’ordre des atomes dans sa réponse. Exemple : H4C au lieu de CH4.

a) Un atome de carbone et quatre atomes d’hydrogène. b) Trois atomes d’oxygène. c) Deux atomes d’iode. d) Un atome de calcium et deux atomes de chlore. e) Deux atomes d’azote.

/10

13 À partir de la masse atomique des différents atomes, calculez la masse des molécules suivantes. a) NaBr :

d) C8H18 :

b) O2 :

e) H2SO4 :

c) NH3 :

/10

14 La molécule que l’on trouve principalement dans l’essence est l’octane (C8H18). Comment expliquer que l’essence soit une substance liquide, alors que les éléments qui la composent sont solides dans le cas du carbone et gazeux dans le cas de l’hydrogène ?

/4 422

Conquêtes • Tests de connaissances

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1

23

24

25

26

27

28

29

30

13

22

Bore 11

Béryllium 9

Lithium 7

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39

38

Sr

37

Rb

Radium 226

Francium 223

105

Conquêtes • Tests de connaissances

Thorium 232

Actinium 227

91

90

Th

89 Protactinium 231

Pa

Uranium 238

U

92

Néodyme 144

Nd

60

Seaborgium 263

Sg

106

Tungstène 184

W

74

Molybdène 96

Mo

42

Chrome 52

Neptunium 237

Np

93

Prométhium 145

Pm

61

Bohrium 262

Bh

107

Rhénium 186

Re

75

Technétium 98

Tc

43

Manganèse 55

Mn

Plutonium 244

Pu

94

Samarium 150

Sm

62

Hassium 265

Hs

108

Osmium 190

Os

76

Ruthénium 101

Ru

44

Fer 56

Fe

Ds

110

Platine 195

Pt

78

Palladium 106

Pd

46

Nickel 59

Ni

Rg

111

Or 197

Au

79

Argent 108

Ag

47

Cuivre 63,5

Cu

Cn

112

Mercure 201

Hg

80

Cadmium 112

Cd

48

Zinc 65

Zn

Américium 243

Am

95

Europium 152

Eu

63

Curium 247

Cm

96

Gadolinium 157

Gd

64

Berkélium 247

Bk

97

Terbium 159

Tb

65

Californium 251

Cf

98

Dysprosium 163

Dy

66

Meitnérium Darmstadtium Roentgenium Copernicium 266 269 272 285

Mt

109

Iridium 192

Ir

77

Rhodium 103

Rh

45

Cobalt 59

Co

Einsteinium 252

Es

99

Holmium 165

Ho

67

Ununtrium 284

Uut

113

Thallium 204

Tl

81

Indium 115

In

49

Gallium 70

Ga

32

Fermium 257

Fm

100

Erbium 167

Er

68

Flérovium 285

Fl

114

Plomb 207

Pb

82

Étain 119

Sn

50

Germanium 73

Ge

Lv

116

Polonium 209

Po

84

Tellure 128

Te

52

Sélénium 79

Se

34

Soufre 32

S

16

Oxygène 16

9

Uus

117

Astate 210

At

85

Iode 127

I

53

Brome 80

Br

35

Chlore 35,5

Cl

17

Fluor 19

F

10

Uuo

118

Radon 222

Rn

86

Xénon 131

Xe

54

Krypton 84

Kr

36

Argon 40

Ar

18

Néon 20

Ne

Mendélévium 258

Md

101

Thulium 169

Tm

69

Nobélium 259

No

102

Ytterbium 173

Yb

70

Lawrencium 262

Lr

103

Lutécium 175

Lu

71

Ununpentium Livermorium Ununseptium Ununoctium 288 289 294 294

Uup

115

Bismuth 209

Bi

83

Antimoine 122

Sb

51

Arsenic 75

As

33

Phosphore 31

P

15

Azote 14

8

O

Hélium 4

UM

Ac

Praséodyme 141

Cérium 140

Lanthane 139

59

Pr

58

Ce

57

Dubnium 262

Db

Rutherfordium 261

Rf

Tantale 181

Ta

73

Niobium 93

Nb

41

Vanadium 51

Cr

Silicium 28

Si

14

Carbone 12

7

N

2

He

Date :

La

89–103

104

88

Ra

87

Fr

Hafnium 178

Baryum 137

Césium 133

72

Hf

56

Ba

Zirconium 91

55

57–71

40

Zr

Cs

Yttrium 89

Strontium 88

Y

Titane 48

V

6

C

Élément liquide

Élément synthétique

Groupe :

Rubidium 85

Scandium 45

Calcium 40

Potassium 39

Ti

31

Sc

20

Ca

19

K

Aluminum 27

Magnésium 24

Sodium 23

Al

12

Mg

11

Na

B

4

Be

5

Élément gazeux

3

21

Masse atomique

Nom de l’élément

Symbole chimique

Numéro atomique

Élément solide

Le tableau périodique des éléments

Li

Hydrogène 1

H

Hydrogène 1

H

1

Annexe 1

Nom :

Test de connaissances annexe 1

423

Nom :

Groupe :

Date :

Test de connaissances UM

1/4

Chapitre 2 Les transformations de la matière Test de connaissances 1

THÉORIE

/100

Qu’est-ce qu’un changement physique ?

/2

2

Qu’est-ce qu’un changement chimique ?

/2

3

Pour chacun des énoncés suivants, indiquez s’il s’agit d’un changement physique ou d’un changement chimique. a) Transformation généralement irréversible. b) Transformation qui entraîne parfois un changement de couleur. c) Transformation dans laquelle une substance conserve certaines propriétés. d) Changement d’état. e) Transformation qui requiert assez peu d’énergie.

4

/10

Pour chacune des transformations suivantes, indiquez s’il s’agit d’un changement physique ou d’un changement chimique. a) Un miroir tombe et se brise. b) Des steaks brûlent sur le barbecue. c) Une luciole émet de la lumière avec son abdomen. d) Du dioxyde de carbone se dégage lorsqu’on mélange du vinaigre et du bicarbonate de sodium. e) Le lapin en chocolat oublié dans la voiture fond au soleil.

5

/10

Au cours d’une expérience à l’école, Mélina mélange deux solutions parfaitement limpides. Dès que les deux liquides entrent en contact, le mélange se brouille et devient opaque. Le bécher contenant le mélange devient chaud. a) S’agit-il d’un changement physique ou chimique ? b) Justiez votre réponse à l’aide de deux arguments.

/5 424

Conquêtes • Tests de connaissances

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Nom :

6

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UM

2/4

Pour chacun des énoncés suivants, indiquez s’il s’agit d’un mélange homogène ou d’un mélange hétérogène. a) Mélange dans lequel plusieurs phases sont visibles. b) Mélange dont on peut séparer les constituants par ltration. c) Mélange dans lequel on distingue plusieurs couleurs. d) Mélange dans lequel on distingue une seule phase. e) Mélange qui contient des particules à l’état solide et liquide.

7

/10

Dans le tableau suivant, indiquez par un crochet si les mélanges sont homogènes ou hétérogènes. Mélange homogène

Mélange hétérogène

a) Salade de fruits

b) Lait

c) Eau d’une piscine

d) Terreau pour plante d’intérieur

e) Jus de pomme

/10

8

Pour chacun des mélanges de la question 7, indiquez les phases présentes (solide, liquide ou gazeuse). Il peut y avoir plus d’une phase pour un même état (exemple : solide-solide). Phases présentes

a) Salade de fruits

Liquide et plusieurs phases solides.

b) Lait

Liquide-liquide.

c) Eau d’une piscine

Liquide.

d) Terreau pour plante d’intérieur

Solide-solide.

e) Jus de pomme

Liquide.

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/10

Conquêtes • Tests de connaissances

425

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UM

9

3/4

Déterminez les techniques de séparation des mélanges correspondant aux énoncés suivants. a) Processus naturel par lequel deux substances se séparent du fait de leur masse volumique différente. b) Technique dans laquelle on utilise une membrane qui retient les particules solides d’un mélange. c) Technique dans laquelle on met à prot la différence des points d’ébullition des constituants d’un mélange. d) Technique dans laquelle on utilise une grille qui retient les plus grosses particules d’un mélange. e) Technique dans laquelle on utilise un appareil rotatif. /10

10 Indiquez la technique qui convient le mieux pour séparer les types de mélanges suivants. a) Particules solides en suspension dans un liquide. b) Mélange homogène de deux liquides. c) Mélange hétérogène de deux liquides (deux phases). d) Particules solides de tailles diverses. e) Mélange homogène d’un solide dissous dans un liquide. /10

11

Pour chacun des exemples suivants, indiquez la technique de séparation la plus appropriée. a) Antonin veut faire sécher son chandail mouillé. b) Ludovic veut enlever le surplus d’eau de sa laitue. c) France doit séparer une solution d’eau et d’alcool. d) Clara cherche la bague qu’elle a perdue dans un carré de sable. e) Marco veut ôter les herbes de sa tisane. /10

12 La réaction chimique suivante implique des atomes d’azote (N) et des atomes d’hydrogène (H).

a) Cette transformation chimique est-elle possible ? Expliquez votre réponse.

426

Conquêtes • Tests de connaissances

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Nom :

Groupe :

Date :

Test de connaissances UM

4/4

b) Vériez la conservation de la masse en calculant la masse totale des molécules présentes avant et après la transformation. Un atome d’azote (N) a une masse atomique de 14, et un atome d’hydrogène (H), une masse atomique de 1. Laissez les traces de votre calcul.

N2 : 14  14  28 3 H2 : 3  (1  1)  6

2 NH3 : 2  (14  1  1  1)  34

Masse totale : 28  6  34

Masse totale : 34

/6

13 En faisant réagir 48 g de la substance A avec 146 g de la substance B, Jean-François obtient 190 g d’une nouvelle substance qu’il désigne par la lettre C. Il remarque qu’un gaz, qu’il désigne par la lettre D, s’est dégagé durant son expérience. a) De quel type de transformation s’agit- il ? b) Calculez la masse du gaz D. Laissez les traces de votre calcul.

48 g de A  146 g de B  194 g total 194 g total  190 g de C  4 g de D

Réponse : La masse du gaz est de 4 g.

/5

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Conquêtes • Tests de connaissances

427

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UV

1/5

Chapitre 3 La reproduction humaine Test de connaissances 1

THÉORIE

/100

Les schémas ci-dessous illustrent les principaux organes reproducteurs de l’homme et de la femme. L’encadré fournit la liste des parties des organes reproducteurs.

Parties des organes reproducteurs masculin et féminin • • • •

Canal déférent Col de l’utérus Épididyme Glande de Cowper

• • • •

Ovaires Pénis Prostate Scrotum

• • • •

Testicule Trompes de Fallope Urètre Utérus

• Vagin • Vésicules séminales

Dans le tableau qui suit, associez chacune des parties à sa fonction et attribuez-lui le numéro correspondant sur un des schémas. Les parties des organes reproducteurs N°

Partie des organes reproducteurs

8

Pénis.

13

Col de l’utérus.

4

Glande de Cowper.

10

Ovaires.

7

Canal déférent.

5

Prostate.

428

Fonction

a) Permettre la copulation chez l’homme. b) Fermer l’ouverture de l’utérus tout en laissant passer les spermatozoïdes au cours de la relation sexuelle. c) Sécréter un liquide qui lubrifie l’urètre et en neutralise l’acidité. d) Produire des ovules et sécréter des hormones. e) Permettre le passage des spermatozoïdes jusqu’aux canaux éjaculateurs. f) Sécréter une des substances qui composent le sperme.

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Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UV

2/5

Les parties des organes reproducteurs (suite) N°

Partie des organes reproducteurs

6

Vésicules séminales.

g) Sécréter certains des liquides qui composent le sperme.

2

Testicule.

h) Produire des spermatozoïdes et sécréter des hormones.

12

Utérus.

i)

Recevoir l’ovule fécondé, protéger et nourrir l’embryon puis le fœtus.

14

Vagin.

j)

Permettre la copulation chez la femme, l’écoulement du flux menstruel et le passage du bébé au cours de l’accouchement.

1

Scrotum.

3

Épididyme.

11

Trompes de Fallope.

m) Permettre à l’ovule de descendre vers l’utérus.

9

Urètre.

n) Permettre le passage de l’urine et du sperme.

Fonction

k) Sac qui loge les testicules. l)

Emmagasiner les spermatozoïdes jusqu’à leur maturité ou leur expulsion.

Numéros :

2

/7

Parties :

/14

Associez chacun des moyens de contraception au mode d’action qui convient. Moyen de contraception

Mode d’action

a) Cape cervicale

1) Empêche l’ovulation.

b) Condom

2) Immobilise et tue les spermatozoïdes

c) Pilule contraceptive

3) Empêche les spermatozoïdes d’accéder à l’utérus.

d) Spermicide

4) Empêche le dépôt de spermatozoïdes dans le vagin. /4

3

Que suis-je ? a) Partie des organes reproducteurs de la femme où a lieu la fécondation. b) Cellule la plus grosse du corps humain. c) Cellule capable de fusionner avec une autre pour former un nouvel être vivant. d) Gamète mâle. e) Gamète femelle. f) Structure issue de la transformation de l’ovule fécondé. g) Union de deux gamètes pour former une seule cellule. h) Cycle qui permet l’ovulation. i) Moyen de contraception qui protège aussi des ITSS. j) Deux ITSS transmissibles par le sang. k) Deux moyens de contraception qui empêchent la xation du zygote dans l’utérus. /13

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Conquêtes • Tests de connaissances

429

Nom :

Groupe :

Date :

Test de connaissances UV

4

3/5

Que sont les gamètes et quelle est leur fonction ?

/5

5

Associez chacune des illustrations suivantes à l’une des étapes du développement humain au cours de la grossesse. Dans chacun des ovales, indiquez par un chiffre de 1 à 3 l’ordre dans lequel ces étapes se déroulent et précisez à quel moment de la grossesse chaque étape débute.

8e semaine

Étape du développement :

Dès la fécondation

Étape du développement :

7e jour

Étape du développement :

/9

6

Associez chaque fonction à la structure qui convient. Fonction

Structure

a) Enfermer l’embryon ou le fœtus et le liquide amniotique.

1) Cordon ombilical

b) Nourrir l’embryon ou le fœtus, le débarrasser des déchets et assurer l’échange des gaz respiratoires avec la mère.

2) Endomètre

c) Nourrir l’embryon pendant la nidation.

3) Liquide amniotique

d) Protéger l’embryon ou le fœtus contre les chocs.

4) Placenta

e) Relier le placenta à l’embryon ou au fœtus.

5) Sac amniotique /5

7

Au cours d’une visite médicale, un de vos amis apprend qu’il a contracté une infection à chlamydia. Indiquez deux règles qu’il devrait maintenant suivre. Deux réponses parmi les suivantes.

/5

430

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Nom :

8

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UV

4/5

Dans le tableau ci-dessous, indiquez au moyen d’un crochet le stade de développement humain qui correspond à chacune des caractéristiques mentionnées. Caractéristique

Enfance

Adolescence

Âge adulte

a) Aucune croissance.

✓

b) Durée d’environ 10 ans chez les filles et 12 ans chez les garçons.

✓

c) Individu complètement autonome, à moins que des particularités ne viennent réduire cette autonomie. d) Individu, complètement dépendant au début, qui devient de plus en plus autonome.

✓ ✓

e) Stade marqué par la maturation sexuelle et psychologique.

✓

f) Stade marqué par une forte croissance.

✓

g) Se termine à la majorité civile.

✓ /7

9

Le texte suivant décrit le processus de la fécondation chez l’être humain. Utilisez la liste de mots pour compléter le texte. • cellule

• ovule

• trompe de Fallope

• vagin

• fécondation

• spermatozoïdes

• utérus

• zygote

Au cours de l’éjaculation, les dans le dans l’

sont déposés de la femme. Certains parviennent à pénétrer , à remonter jusqu’au premier tiers de la et à atteindre l’

.

Un seul réussit à franchir les structures qui entourent ce dernier. Le noyau du spermatozoïde fusionne alors avec celui de l’ovule pour former une le

unique,

. C’est la

. /8

10 Au cours d’une conversation entre amis portant sur les ITSS, vous entendez les afrmations suivantes. Encerclez celles qui sont vraies. A. Une lle qui contracte une ITSS et ne se fait pas soigner peut devenir stérile. B. On peut avoir une ITSS et ne pas le savoir. C. Pour guérir d’une ITSS, il suft d’acheter un bon onguent à la pharmacie. D. En ayant une relation sexuelle avec une personne inconnue, on risque de contracter une ITSS. E. Si on contracte une ITSS, il faut le dire à son partenaire sexuel. /3

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431

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UV

11

5/5

Steven et Aïcha ont tous les deux 20 ans. Ils se fréquentent depuis quelques semaines et prévoient avoir une relation sexuelle bientôt. Ils doivent choisir un moyen de contraception qui tienne compte des facteurs suivants : • Ils n’ont pas besoin de se protéger des ITSS puisque des examens médicaux leur certient qu’ils ne souffrent d’aucune ITSS. • Aïcha veut se soucier le moins possible de la contraception. • Ils désirent obtenir un haut taux d’efcacité. • Aïcha ne voit pas d’inconvénients à prendre des médicaments chimiques. • Aïcha n’a jamais eu d’enfant. Nommez deux moyens de contraception que Steven et Aïcha pourraient utiliser. Expliquez le mode d’action de chacun d’eux. Moyen 1 :

Moyen 2 :

/8

12 Indiquez un mode de transmission, un symptôme, et un traitement ou un moyen de prévenir le virus du papillome humain (VPH) et la gonorrhée. ITSS

Mode de transmission

Symptôme

Traitement ou prévention

VPH

Gonorrhée

/12

432

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Nom :

Groupe :

Date :

Test de connaissances UV

1/5

Chapitre 4 La diversité et le maintien de la vie Test de connaissances 1

THÉORIE

/100

Associez chacune des dénitions à la structure de la cellule qui convient. Dénition

Structure

a) Brin d’ADN allongé et épaissi, parfois visible dans le noyau d’une cellule.

1) ADN

b) Molécule complexe qui contient le code génétique d’un individu.

2) Chromosome

c) Structure qui transmet l’ordre de fabriquer une molécule particulière.

3) Gène /3

2

Placez les structures suivantes sur le schéma de la cellule animale. • Chromatine

• Cytoplasme

• Mitochondrie

• Chromosome

• Membrane cellulaire

• Noyau

• Vacuole

/7 Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

Conquêtes • Tests de connaissances

433

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UV

3

2/5

Le texte ci-dessous présente des informations sur la cellule, les gènes et les chromosomes. Utilisez la liste de mots suivante pour compléter le texte. • d’ADN

• des chromosomes

• la chromatine

• les gènes

• des caractères

• la cellule

• le noyau

• une molécule

Lorsque

se divise, les segments d’ADN enchevêtrés qui forment se déroulent et on peut apercevoir les chromosomes dans . Les chromosomes sont des brins

allongés et épaissis. Ils contiennent des régions

de l’individu. Les gènes sont qui transmettent à la cellule l’ordre de fabriquer

remplissant une fonction dans l’organisme ou déterminant un caractère particulier. En plus de contenir l’information nécessaire à la fabrication des molécules, les gènes renferment le code

héréditaires transmissibles

à la génération suivante. 4

/8

Qu’est-ce qu’un intrant ? Qu’est-ce qu’un extrant ? Donnez une dénition dans vos mots. Intrant :

Extrant : /4

5

Nommez quatre intrants et quatre extrants possibles d’une cellule animale ou végétale.

Intrants

Extrants

/8

434

Conquêtes • Tests de connaissances

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Nom :

6

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UV

3/5

Le tableau ci-dessous illustre les phénomènes de diffusion et d’osmose. Complétez-le en répondant aux questions suivantes. a) Dans la colonne « Dénition », dénissez la diffusion et l’osmose en faisant ressortir ce qui les distingue. b) Dans la colonne « Illustration », indiquez, à l’aide d’une èche, si ce sont les molécules de soluté ou de solvant qui traversent la membrane dans chacun des phénomènes, et dans quelle direction. Illustration

Phénomène

Définition

Intérieur de la cellule

Extérieur de la cellule

La diffusion

L’osmose

Légende :

Molécule de solvant

Molécule de soluté

Membrane cellulaire Dénitions :

7

/8

Flèches :

/4

Indiquez si chacune des situations suivantes décrit un phénomène de diffusion ou d’osmose. a) Les molécules d’eau traversent la membrane des cellules du céleri pour rejoindre la solution d’eau salée dans laquelle celui-ci est plongé. b) Le dioxygène (O2) traverse la paroi des alvéoles pulmonaires pour rejoindre le sang. c) Les vitamines non utilisées par l’organisme traversent la paroi des cellules pour rejoindre le système sanguin, puis elles traversent la paroi des vaisseaux sanguins et des intestins pour être évacuées. d) Le corps transpire abondamment au cours d’un exercice physique. Il convient de boire beaucoup d’eau pour éviter la déshydratation. /12

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Conquêtes • Tests de connaissances

435

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UV

8

4/5

Une réaction chimique permet aux cellules de produire à partir du glucose l’énergie nécessaire à leur fonctionnement. Le schéma suivant illustre le déroulement de cette réaction. a) Dans l’encadré du centre, indiquez la réaction dont il s’agit. b) Nommez les intrants de cette réaction et indiquez leur origine. c) Nommez les extrants de cette réaction et précisez l’endroit où chacun se dirige (destination).

Extrants

Réaction : Extrant : Intrants

Destination :

Intrant :

Origine :

Extrant :

Destination :

Intrant :

Origine :

Extrant :

Destination :

Identication de la réaction : Intrants et extrants : Origine et destination de la réaction :

9

/2 /10 /5

Que suis-je ? a) Ce que fournit la photosynthèse aux végétaux, aux algues et à certaines bactéries, puis à l’ensemble des êtres vivants. b) Carburant de la respiration cellulaire. c) Gaz recyclé en dioxygène (O2) au cours de la photosynthèse. d) Structures des feuilles dans lesquelles se déroule la photosynthèse. /8

436

Conquêtes • Tests de connaissances

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Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UV

5/5

10 Une réaction chimique permet aux plantes de fabriquer leur nourriture et d’emmagasiner de l’énergie. Le schéma suivant illustre le déroulement de cette réaction. a) Sous les encadrés du centre, indiquez la réaction chimique dont il s’agit. b) Dessinez dans l’encadré A l’élément indispensable pour que la réaction chimique se produise. c) Dessinez dans l’encadré B la partie de la plante où se déroule la réaction. d) Nommez les intrants de cette réaction et indiquez leur origine. e) Nommez les extrants de cette réaction et précisez l’endroit où chacun se dirige (destination).

Intrants

A

Intrant : Extrants Origine :

Extrant :

Destination :

Intrant :

Origine :

Extrant :

B

Destination :

Intrant :

Origine :

Réaction :

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Identication de la réaction : Élément indispensable (A) et situation de la réaction (B) : Intrants et extrants : Origine et destination de la réaction :

/2 /4 /10 /5

Conquêtes • Tests de connaissances

437

Nom :

Groupe :

Date :

Test de connaissances TE

1/6

Chapitre 5 La Terre Test de connaissances 1

THÉORIE

/100

Dans les encadrés ci-dessous, dessinez deux schémas qui illustrent la différence entre une roche et un minéral. Accompagnez chaque schéma d’un titre, d’une légende (au besoin) et d’une description.

Une roche

Un minéral

Légende :minéraux Description :

Schémas : Légende : Description :

2

/3 /2 /4

Associez chacun des énoncés au type de roches qui convient. Énoncé

Type de roches

a) Roches formées de fragments de roches et de minéraux ainsi que de restes de plantes et d’animaux.

1) Roches ignées

b) Roches formées soit de cristaux invisibles ou très petits lorsque la vitesse de refroidissement du magma est rapide, soit de très gros cristaux lorsque le magma refroidit lentement à l’intérieur de l’écorce terrestre.

2) Roches métamorphiques

c) Roches formées de divers minéraux souvent disposés en bandes claires ou foncées.

3) Roches sédimentaires /6

438

Conquêtes • Tests de connaissances

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Nom :

3

Groupe :

Date :

Test de connaissances TE

2/6

a) Associez chaque type de roches au mode de formation approprié. Type de roches

Mode de formation

A. Roches ignées

1) Les roches sont formées par la compaction et la cimentation des dépôts de sédiments.

B. Roches sédimentaires

2) Les roches résultent du refroidissement et de la cristallisation du magma.

C. Roches métamorphiques

3) Les roches résultent de la transformation d’autres roches exposées à des températures élevées et à de fortes pressions. /6

b) Associez chacun des modes de formation de la question a à une expérience qui permettrait de le modéliser en classe. Mode de formation

Expérience A.

• • • •

Faire une boule avec de la pâte à modeler. Insérer au hasard dix pièces de un cent dans la pâte à modeler. Recouvrir la pâte à modeler de papier ciré. Exercer une forte pression sur la pâte à modeler à l’aide d’une planche de bois.

B.

• • • •

Mélanger de la terre à jardin, du sable, des brindilles, des coquilles d’œuf. Verser le mélange dans un bécher de 1000 mL rempli à moitié d’eau. Laisser reposer le mélange pendant 60 minutes. Noter les différences entre le mélange initial et celui obtenu après 60 minutes.

C.

• Remplir un premier bécher d’eau bouillante, un deuxième, d’eau très froide, et un troisième, de sable. • Placer dans chaque bécher une éprouvette contenant du paradichlorobenzène chaud et fondu. Le paradichlorobenzène est une substance qui ressemble à de l’eau lorsqu’elle est liquide et qui forme des cristaux lorsqu’elle refroidit. • Laisser refroidir le paradichlorobenzène pendant 24 heures, puis casser les éprouvettes. • Observer les cristaux formés à l’aide d’un binoculaire.

Description

Roches métamorphiques

Pour chacune des descriptions suivantes, indiquez le type de roches dont il s’agit. Roches ignées

4

Roches sédimentaires

/3

a) L’ardoise résulte de la recristallisation due à la pression exercée sur différentes variétés de schistes. b) L’eau contribue à transporter, éroder, compacter et cimenter les particules qui forment le charbon. c) L’obsidienne a un aspect vitreux parce que le magma qui l’a formée a refroidi si rapidement qu’il a à peine eu le temps de se cristalliser. d) La halite provient de l’évaporation de l’eau de mer riche en sels minéraux. e) Le gabbro est composé de quatre types de minéraux dont les cristaux sont visibles à l’œil nu et proviennent de la fusion partielle du manteau. f) Le grès est formé par la cimentation des grains de sable.

/6 Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

Conquêtes • Tests de connaissances

439

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

TE

5

3/6

Le schéma suivant illustre le cycle de formation des roches. Attribuez une couleur différente à chaque élément de la légende et coloriez chacune des èches de la couleur appropriée.

Roches ignées

Roches sédimentaires

Magma

Roches métamorphiques

Légende :

6

Refroidissement et cristallisation

Chaleur et pression

Érosion, transport, sédimentation, compaction et cimentation

Fusion

/8

Associez chacun des énoncés à la propriété des minéraux qui convient. Énoncé

Propriété

a) Propriété correspondant à la couleur d’une cassure fraîche.

1) Clivage

b) Propriété correspondant au rapport entre la masse et le volume d’un minéral.

2) Couleur du minéral

c) Propriété de se casser en suivant un plan particulier.

3) Couleur du trait

d) Propriété correspondant à la résistance qu’oppose un minéral à être rayé par un autre minéral ou par un objet usuel.

4) Dureté

e) Propriété correspondant à la couleur de la poudre d’un minéral.

5) Éclat

f) Propriété d’attirer ou de repousser un aimant.

6) Effervescence

g) Propriété que possède un minéral de rééchir la lumière à sa surface.

7) Magnétisme

h) Propriété consistant à réagir chimiquement au contact d’un acide.

8) Masse volumique /8

440

Conquêtes • Tests de connaissances

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Test de connaissances

Nom :

Groupe :

Date :

7

Utilisez l’échelle de Mohs pour déterminer la dureté des échantillons de minéraux suivants.

TE

4/6

Talc

Gypse

Calcite

Fluorine

Apatite

Orthose

Quartz

Topaze

Corindon

Diamant

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Rayé par l’ongle

Rayé par une pièce de un cent

Rayé par un clou en acier

Non rayé par un clou en acier

a) Le minéral n’est pas rayé par l’ongle, mais il est rayé par une pièce de un cent.

b) Le minéral est rayé par un clou en acier. c) Le minéral est rayé par l’apatite, mais pas par la uorine.

d) Le minéral est rayé par la topaze. e) Le minéral n’est pas rayé par l’orthose.

Sol sableux

Sol limoneux

Énoncé

Sol humifère

Voici des énoncés qui présentent les propriétés de quelques sols. Pour chacun d’eux, indiquez le ou les sols dont il est question.

Sol argileux

8

/5

a) Contient une grande quantité de matière organique. b) Formé d’une majorité de particules dont les dimensions se situent entre 0,002 et 0,050 mm. c) Formé d’une majorité de particules dont les dimensions se situent entre 0,05 et 2,00 mm. d) Formé d’une majorité de particules dont les dimensions sont plus petites que 0,002 mm. e) En période de sécheresse, une croûte peut se former sur ces deux types de sols. f) L’espace entre les particules de ce sol permet à l’air d’y circuler facilement et de se réchauffer rapidement. g) L’eau s’écoule de ce sol assez rapidement et transporte l’engrais avec elle. h) Les particules minérales de ce sol laissent facilement s’écouler l’eau, alors qu’un autre de ses composants se gonfle et retient l’eau. i)

Ce sol est le plus sensible à l’érosion par le vent.

j)

Lourd et compact, ce sol retient bien l’eau et l’engrais.

/11

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Conquêtes • Tests de connaissances

441

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

TE

9

5/6

Quel type de sol utiliseriez-vous dans les situations suivantes : un sol qui laisse l’eau s’écouler facilement ou un sol qui ne laisse pas l’eau s’écouler facilement ? Justifiez vos réponses.

Situation

Sol qui laisse l’eau s’écouler facilement

Sol qui ne laisse pas l’eau s’écouler facilement

a) Base pour l’installation des fondations d’une maison. Justication :

b) Culture de plantes telles que le cactus, dont les racines pourrissent lorsqu’il y a trop d’eau. Justication :

c) Création d’un petit lac artificiel. Justication :

d) Épandage de purin de porc de façon qu’il n’atteigne pas la nappe phréatique. Justication :

e) Base pour la construction d’une terrasse en pavés de béton. Justication :

/10

10 Répondez aux deux questions suivantes qui concernent la capacité d’un sol à laisser l’eau s’écouler facilement. a) Un sol ne peut être utilisé pour la construction d’une maison à cause de l’eau qui s’y accumule. Comment peut-on faciliter l’écoulement de l’eau dans ce sol ?

b) Un sol est peu propice à la culture de la tomate en raison de sa trop grande sécheresse. Comment peut-on retenir plus d’eau dans ce sol ? /4 442

Conquêtes • Tests de connaissances

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Nom :

11

Groupe :

Test de connaissances

Date :

TE

6/6

Indiquez par un crochet si les ressources énergétiques suivantes sont renouvelables (R) ou non renouvelables (NR). Ressource énergétique

R

a) Le rayonnement du Soleil

✓

b) Le vent

✓

NR

c) Les combustibles fossiles

✓

d) La biomasse

✓

e) La chaleur du sous-sol

✓

f) Les atomes

✓

g) Le mouvement de l’eau

✓ /7

12 Pour chacune des situations suivantes, indiquez par un crochet si l’énergie qu’elle procure est renouvelable (R) ou non renouvelable (NR). Situation

R

a) Yuma, en Arizona (États-Unis), est la ville du monde qui connaît le plus de jours ensoleillés par année.

NR

✓

b) Le noyau d’un atome s’associe au noyau d’un autre atome en libérant de l’énergie.

✓

c) En 2016, la plus puissante usine d’électricité au monde utilisant les marées se trouvait en Corée du Sud, sur le bord de la mer Jaune.

✓

d) Certaines régions du monde sont très exposées au vent.

✓

e) Les sources thermales et les geysers sont les principaux attraits touristiques de l’Islande.

✓ /5

13 Le texte suivant décrit le rôle joué par l’énergie solaire dans certains phénomènes naturels. Utilisez la liste de mots ci-dessous pour compléter le texte. • chaleur

• la condensation

• mouvement

• refroidir

• cycle de l’eau

• masses d’air

• orages

• tornades

• l’évaporation

• molécules

• photosynthèse

• vent

L’énergie solaire permet la

, une réaction chimique qui procure

de la nourriture aux plantes et à tous les autres êtres vivants. L’énergie solaire joue aussi un rôle dans le

: elle réchauffe les

d’eau et

celles-ci emmagasinent l’énergie lors de ensuite à

. L’atmosphère contribue les molécules d’eau lors de

.

L’énergie emmagasinée est alors libérée dans l’atmosphère sous forme de Cette dernière contribue à réchauffer les

. Le réchauffement étant

inégal à la surface de la Terre, il en résulte un c’est-à-dire le des turbulences telles que des et produire des Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

.

des masses d’air, . Parfois, les masses d’air se rencontrent et créent . Elles peuvent aussi tourbillonner et des ouragans. Conquêtes • Tests de connaissances

/12 443

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

TE

1/4

Chapitre 6 Le système solaire Test de connaissances 1

THÉORIE

/100

Dénissez dans vos mots la gravitation.

/4

2

Parmi les facteurs suivants, encerclez celui ou ceux qui ont une inuence sur la force gravitationnelle ressentie par une personne sur une planète ou à proximité d’une planète. A. La distance entre la personne et la planète. B. La présence d’un champ magnétique sur la planète. C. La présence d’air ou d’une atmosphère sur la planète. D. La masse de la planète. E. La masse de la personne.

3

/4

Complétez la phrase suivante. Plus

d’un astre est grand(e), plus la force gravitationnelle que celui-ci

exerce est élevée. 4

/3

Les astronautes qui se sont rendus sur la Lune étaient six fois plus légers sur la Lune que sur la Terre. Expliquez pourquoi leur poids était plus faible sur la Lune.

/5

5

Sur les trois schémas suivants, l’astéroïde ne subit pas la même force gravitationnelle. Classez ces schémas selon la gravité subie par l’astéroïde, de la plus forte à la plus faible.

a)

b)

Réponse :

444

Conquêtes • Tests de connaissances

c)

/3

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Nom :

6

Groupe :

Date :

Test de connaissances TE

2/4

Dans chacun des groupes d’énoncés suivants, encerclez celui qui est vrai. A. 1) Les petits astres, comme la Lune, n’exercent pas de gravité. 2) La force gravitationnelle augmente avec la distance. 3) Les gaz exercent une force gravitationnelle. 4) En l’absence de gravité, un objet n’a pas de masse. 5) Le poids d’un objet dépend uniquement de la gravité. B. 1) Les aurores polaires sont dangereuses pour les êtres vivants. 2) Les aurores polaires sont causées par le Soleil. 3) Des aurores polaires peuvent avoir lieu sur toutes les planètes. 4) Les aurores polaires ont lieu seulement la nuit. 5) Les aurores polaires se produisent principalement à l’équateur. C. 1) Une comète possède toujours une queue et une chevelure. 2) Les comètes sont surtout composées de roches. 3) La majorité des comètes sont situées entre Mars et Jupiter. 4) Les comètes contiennent beaucoup d’eau. 5) Les comètes émettent leur propre lumière. D. 1) Les météores produisent toujours un cratère d’impact. 2) Les météorites qui frappent la Terre sont surtout faites de glace. 3) Il y a plus de petites météorites qui frappent la Terre que de grosses. 4) Les météores rééchissent la lumière du Soleil. 5) On trouve des cratères d’impact sur toutes les planètes.

7

/16

Que suis-je ? a) Je suis la trajectoire d’un objet ou d’un astre qui tourne autour d’un autre. b) Je suis la cause de la gravité. c) Je me forme lors de l’impact d’une météorite avec une planète solide.

d) Je suis le ux de particules causant les aurores polaires. e) Je suis l’astre qui possède presque toute la masse du système solaire. f) Je suis une météorite qui se désintègre complètement dans l’atmosphère.

g) Je suis un astre de petite dimension qui libère des gaz et des poussières en s’approchant du Soleil.

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Conquêtes • Tests de connaissances

445

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

TE

3/4

h) Je tourne autour d’une planète. i) La gravité diminue lorsque j’augmente. j) Je fais dévier les particules du vent solaire vers les pôles de la Terre. /20

8

Placez les planètes du système solaire dans l’ordre, de la plus proche (1) à la plus éloignée (8) du Soleil. Indiquez pour chacune l’état de sa surface (solide, liquide ou gazeux). Planète

9

Ordre

État de la surface

a) Saturne

6

Gazeux.

b) Vénus

2

Solide.

c) Mercure

1

Solide.

d) Jupiter

5

Gazeux.

e) Terre

3

Solide et liquide.

f) Neptune

8

Gazeux.

g) Mars

4

Solide.

h) Uranus

7

Gazeux.

/8

Nommez la planète correspondant à chacun des énoncés qui suivent. (Chaque planète n’est désignée qu’une seule fois.) a) C’est la plus grosse des géantes gazeuses. b) C’est la seule planète à avoir une atmosphère riche en oxygène. c) Son axe de rotation est incliné à 98°. d) C’est la planète la plus proche du Soleil. e) C’est la dernière planète, à la limite du système solaire. f) C’est la planète qui possède des anneaux visibles depuis la Terre. g) Sa surface rouge est riche en fer et contient un peu d’eau liquide. h) Voisine de la Terre, cette planète possède une atmosphère très dense. /8

10 Complétez le texte suivant. Lors de la formation d’une

, les particules du vent solaire

sont déviées vers

par le champ magnétique terrestre.

Elles libèrent ensuite de l’énergie sous forme de lumière en pénétrant dans , une des couches de l’atmosphère terrestre. 446

Conquêtes • Tests de connaissances

/4

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Nom :

11

Groupe :

Date :

Test de connaissances TE

4/4

Sur le schéma suivant, les points représentent une comète en orbite autour du Soleil. Pour chacun des points, indiquez par un dessin la position des queues de la comète sur le schéma.

/4

12 De quoi se composent surtout les météorites ? /4

13 Qu’arrive-t-il à la grande majorité des objets et des débris qui se dirigent vers la Terre et pénètrent dans l’atmosphère terrestre ?

/4

14 Nommez un cratère d’impact météoritique situé au Québec. /3

15 Pluton est un astre de forme sphérique qui se situe au 10e rang des astres les plus gros du système solaire. En plus de son satellite Charon, Pluton côtoie d’autres objets qui ont une taille comparable à la sienne. Jusqu’en 2006, Pluton était considérée comme la 9e planète du système solaire. En 2006, après avoir apporté des précisions à ce qui définit une planète, l’Union astronomique internationale a retiré à Pluton son statut de planète pour placer l’astre dans la catégorie des planètes naines. Expliquez la raison de ce reclassement.

/10

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447

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UT

1/5

Chapitre 7 Les systèmes technologiques Test de connaissances 1

THÉORIE

/100

Que suis-je ? a) Je suis le document qui fournit toute l’information technique nécessaire à la fabrication d’une pièce ou d’un ensemble de pièces d’un objet technique. b) Nous sommes les éléments (pièces, mécanismes, appareils, etc.) qui servent à faire fonctionner un système technologique. c) Je dénis ce pour quoi un système technologique a été conçu. d) Nous sommes les éléments qui entrent dans un système pour être transformés ou pour participer à la transformation. e) Je modie ce qui se passe dans un système. f) Nous sommes les éléments (matière ou énergie) qui sortent du système après son fonctionnement. /12

2

Vrai ou faux ? Justifiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ». Énoncé

Vrai

Faux

a) L’électricité est un intrant d’un ordinateur. b) Le monoxyde de carbone est un extrant d’une motocyclette, tout comme l’essence. c) La chaleur est le contrôle d’un séchoir à cheveux. d) Un système technologique complexe peut être divisé en sous-systèmes. e) Le bouton marche-arrêt d’une hotte de cuisinière a pour fonction d’aspirer l’air chargé de vapeur d’eau, d’odeurs de cuisson et de particules de gras.

Justifications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

/10 448

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Nom :

3

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UT

2/5

Donnez un exemple d’outillage nécessaire pour réaliser chacune des phases de fabrication indiquées dans le tableau. Phase

Outillage

a) Mesurage et traçage

Équerre, règle, crayon, etc.

b) Sciage

Scie à ruban, scie sauteuse, égoïne.

c) Coupage

Couteau universel.

d) Perçage

Perceuse sensitive, vilebrequin, chignole.

e) Ponçage ou sablage

Bloc à poncer et papier émeri, ponceuse à ruban. /10

4

Associez les phases de fabrication d’une planche à roulettes aux opérations correspondantes. Phase de fabrication d’une planche à roulettes

Opération

a) Du vernis, de la peinture ou des autocollants sont appliqués sur la planche.

1) Mesurage et traçage

b) Une fois les sept placages d’érable collés et moulés, l’ébéniste découpe la forme de la planche à roulettes.

2) Sciage

c) L’ébéniste mesure et trace sept rectangles identiques sur une planche d’érable mince, appelée placage.

3) Ponçage

d) Les roues et les essieux sont fixés sous la planche à roulettes.

4) Finition

e) L’ébéniste polit les arêtes et les côtés de la planche à roulettes pour les arrondir.

5) Assemblage /5

5

Les animateurs de la maison des jeunes du quartier souhaitent améliorer le coin lecture. Ils font appel à un comité de quatre jeunes pour fabriquer une étagère à livres. Placez les phases de fabrication dans le bon ordre en numérotant chaque opération. Riman et Joshua poncent l’étagère pour préparer les surfaces à peindre. Naomie et Frédérick coupent les pièces de l’étagère. Les quatre jeunes donnent une touche personnelle à l’étagère assemblée. Riman mesure et trace les pièces de l’étagère sur une planche de pin. Naomie et Frédérick assemblent les pièces avec de la colle à bois et des vis.

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/5

449

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UT

6

3/5

Nommez deux intrants et deux extrants des systèmes technologiques suivants.

Système technologique a) Un presse-agrumes électrique

b) Une usine de papier

c) Une machine à laver

Intrants

Extrants

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

• /12

7

Pour chacun des systèmes technologiques suivants, complétez les schémas des caractéristiques. a) Un lave-vaisselle

Fonction globale :

Intrants • • • •

Contrôle •

Procédés • •

•

• •

Extrants • • •

450

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Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UT

4/5

b) Une friteuse Fonction globale : Intrants •

•

•

Procédé •

Contrôle •

Extrants

• • •

•

• /20

8

Le schéma suivant représente un mélangeur. Observez bien ce système technologique. Associez chacune des composantes à la fonction appropriée.

Composante

Fonction

a) Couvercle

1) Faire tourner les couteaux.

b) Bloc-moteur

2) Mettre l’appareil en marche ou l’arrêter ; régler la vitesse de rotation des couteaux.

c) Couteaux

3) Contenir les aliments.

d) Boutons-poussoirs

4) Fermer hermétiquement le récipient.

e) Récipient

5) Mélanger, broyer ou réduire en purée les aliments.

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/10 451

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UT

9

5/5

Voici deux systèmes technologiques. Donnez la fonction de leurs composantes. a) Un téléphone cellulaire

Composante

Fonction

Clavier alphanumérique Touche de n d’appel Afcheur Touche d’appel Bouton marche-arrêt Bouton principal

b) Un lecteur de DVD vidéo

Composante

Fonction

Interrupteur d’alimentation Plateau de chargement Afcheur

/16 452

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Nom :

Groupe :

Date :

Test de connaissances UT

1/5

Chapitre 8 Les forces et les mouvements Test de connaissances 1

THÉORIE

/100

Quel est le type d’énergie décrit dans chacun des énoncés suivants ? a) Les aliments consommés fournissent ce type d’énergie. b) Énergie provenant du mouvement d’un objet. c) Le pétrole et le gaz naturel sont des sources de ce type d’énergie. d) Énergie produite par le rayonnement du Soleil. e) Énergie provenant du mouvement produit par le vent. f) Énergie provenant d’une source de chaleur. /12

2

Que suis-je ? a) Synonyme de point d’appui dans un levier. b) Qualité d’une énergie qui préserve les ressources matérielles. c) Conversion d’une forme d’énergie en une autre. d) Mécanisme composé de pièces dont le mouvement de départ est le même que le mouvement final créé. /8

3

Remplissez le tableau suivant en nommant les six machines simples étudiées et en donnant un exemple d’utilisation pour chacune.

Machine simple

Exemple d’utilisation

/12

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Conquêtes • Tests de connaissances

453

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UT

4

2/5

Vrai ou faux ? Justifiez votre réponse lorsque vous répondez « Faux ». Énoncé

Vrai

Faux

a) Sur une bicyclette, le pédalier, la roue arrière, les roues dentées et la chaîne qui les relient sont les composantes d’un mécanisme de transmission du mouvement. b) Le rayonnement, la chaleur et la force sont les trois manifestations de l’énergie. c) La brouette est constituée de deux machines simples : le levier inter-appui et la roue et l’essieu. d) L’énergie nucléaire peut être transformée en énergie électrique.

Justifications (indiquez la lettre de l’énoncé) :

/6

5

Pour chacun des systèmes technologiques suivants impliquant des transformations de l’énergie, nommez les formes d’énergie concernées. a) Une plinthe électrique Énergie

➜ Énergie

b) La mèche d’une perceuse sans l (avec pile) Énergie

➜ Énergie

➜ Énergie

➜ Énergie

➜ Énergie

c) Un barrage hydroélectrique Énergie

/8

6

Nommez les transformations de l’énergie que comporte chacun des systèmes technologiques suivants. Indiquez ensuite les manifestations de l’énergie (rayonnement, chaleur ou mouvement) qui sont principalement observées. Système technologique

Manifestation de l’énergie transformée

Transformations de l’énergie

a) Une enseigne au néon

Énergie électrique en énergie lumineuse.

Rayonnement.

b) Un sèche-cheveux

Énergie électrique en énergie thermique.

Chaleur.

c) Un téléviseur à cristaux liquides utilisant des diodes électroluminescentes (DEL)

Énergie électrique en énergie lumineuse.

Rayonnement.

d) Un cerf-volant qui flotte au vent

Énergie éolienne en énergie mécanique.

Mouvement.

e) Un feu de camp

Énergie chimique en énergie thermique.

Chaleur.

f) Un scooter

Énergie fossile en énergie chimique, puis en énergie mécanique.

Mouvement. /12

454

Conquêtes • Tests de connaissances

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Nom :

7

Groupe :

Date :

Test de connaissances UT

3/5

Observez bien chacun des systèmes technologiques suivants, puis complétez le tableau en indiquant le nom des machines simples utilisées ainsi que le nom des pièces qui composent ces machines. Précisez le type de levier s’il y a lieu. Système technologique

Illustration

Machines simples utilisées et pièces qui les composent

a) Une scie

Coin : dents.

b) Une pince à épiler

Levier inter-force : branches.

c) Une dépanneuse

Roue et essieu : pneus, treuil. Plan incliné : plateau de chargement.

d) Une chaloupe à rames

Levier inter-appui : rames. Coin : proue.

e) Une brouette

Roue et essieu : roue. Levier inter-résistant : brancard.

/8

8

Les trois objets suivants utilisent le principe de l’un ou l’autre des trois types de leviers. Cochez le type de levier approprié et décrivez son avantage mécanique. Objet technique

Type de levier Inter-appui

Inter-moteur Inter-résistant

a) Un cassenoisettes

✓

b) Une pince à barbecue c) Une paire de ciseaux

✓ ✓

Avantage mécanique

Augmente la force appliquée sur la noix. Augmente la précision dans la prise des aliments. Augmente la précision du mouvement et permet d’ajuster la force appliquée. /6

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Conquêtes • Tests de connaissances

455

Nom :

Groupe :

Test de connaissances

Date :

UT

9

4/5

Indiquez, à l’aide d’un crochet, à quel type de mécanisme du mouvement est associé chacun des systèmes technologiques suivants. Système technologique

Mécanisme de transmission du mouvement

Mécanisme de transformation du mouvement

a) La transmission d’une bicyclette

b) Une dynamo

c) Une locomotive à vapeur

d) Un tire-bouchon à crémaillère

e) Le mécanisme d’une montre

f) Une clé à molette

g) Une corde à linge

h) Le mécanisme qui permet d’accorder une guitare

i)

Un bâton de colle

j)

Un moteur à arbre à cames en tête

/10 456

Conquêtes • Tests de connaissances

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Nom :

Groupe :

Date :

Test de connaissances UT

5/5

10 Sur chacun des systèmes technologiques illustrés ci-dessous, encerclez et numérotez les différents mécanismes de transmission ou de transformation du mouvement. Puis indiquez, à l’aide d’un crochet, le type de mécanisme observé.

Système technologique

Numéro du mécanisme

Type de mécanisme Transmission du mouvement

Transformation du mouvement

a) L’intérieur d’une souffleuse à neige 1

2

3

b) Un cric

1

2

c) Une machine à coudre 1

2

3

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Conquêtes • Tests de connaissances

/18 457

Guide se poursuit à la page suivante

Outils supplémentaires La section Outils supplémentaires propose une banque d’outils auxquels les élèves pourront se référer au cours du travail en laboratoire ou en atelier (outils 1 à 4), ainsi que dans la présentation des résultats scientiques (outil 5). Ces outils exibles pourront être utiles dans la réalisation des laboratoires ou des ateliers suggérés dans ce guide, ou dans tout autre laboratoire ou atelier mis sur pied par l’enseignante ou l’enseignant.

Sommaire

1. Identier le matériel et les instruments de laboratoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460 2. Identier les instruments et les outils de technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.

462

3. Respecter les règles de sécurité en laboratoire et en atelier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 4. Repérer les symboles de sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465 5. Présenter des résultats scientiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466

459

Nom :

Groupe :

Outil 1

Date :

1/2

Outil 1 Identier le matériel

et les instruments de laboratoire

Voici le matériel et les instruments les plus utilisés au cours d’une démarche expérimentale effectuée en laboratoire. Ces objets ont plusieurs fonctions : recueillir un échantillon, mesurer diverses caractéristiques d’une substance (masse, volume, etc.), tenir un récipient, mélanger des substances, protéger les yeux, etc. Instruments d’observation

Binoculaire

Microscope optique

Lames et lamelles

Balance à éau

Chronomètre

Cylindre gradué

Jeu de masses

Thermomètre

Vase à trop-plein

Instruments de mesure

Instruments de chauffage

Brûleur à alcool et treillis métallique avec support

460

Plaque chauffante

Conquêtes • Outils supplémentaires

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Nom :

Groupe :

Outil 1

Date :

2/2

Accessoires divers

Agitateur (ou tige de verre) et barreau aimanté

Ballon

Béchers et pince à bécher

Boîte de Petri

Bouteille compte-gouttes et compte-gouttes

Brosses nettoyantes

Éprouvette, bouchon de caoutchouc, support à éprouvettes et pince à éprouvettes

Erlenmeyers, bouchon de caoutchouc, pince à acon et pince à creuset

Flacon laveur

Mortier et pilon

Papiers tournesol

Spatule

Sécurité

Support universel, anneau et pince universelle

Lunettes de sécurité

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Conquêtes • Outils supplémentaires

461

Nom :

Groupe :

Outil 2

Date :

1/2

Outil 2 Identier les instruments

et les outils de technologie

Voici les instruments et les outils les plus utilisés au cours d’une démarche technologique effectuée en atelier. Ces objets ont de nombreuses fonctions : protéger les yeux, mesurer ou dessiner un objet, assembler ou démonter un objet, le maintenir, le couper, le scier, etc. Mesurage et traçage

Compas

Équerre (pour tracer des angles à 30, 60 et 90 degrés)

Équerre (pour tracer des angles à 45 et 90 degrés)

Équerre à combinaison

Rapporteur d’angle

Ruban à mesurer

Coupage

Ciseaux à métal

Couteaux à lame rétractable

Sciage

Scie à chantourner

462

Scie à dos et boîte à onglets

Conquêtes • Outils supplémentaires

Scie à métal Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

Nom :

Groupe :

Outil 2

Date :

2/2

Perçage

Perceuse à pile et mèches

Perceuse électrique et mèches

Pointeaux

Façonnage

Bloc à poncer

Limes à métal

Assemblage

Clé à molette, écrou et boulon

Pince à ressort

Pince universelle et pince multiprise

Pistolet à colle chaude et bâtonnets de colle

Riveteuse, mandrin et rivet

Tournevis

Maintien

Étau

Sécurité

Serre en C

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Lunettes de sécurité Conquêtes • Outils supplémentaires

463

Nom :

Groupe :

Outil 3

Date :

1/1

Outil 3 Respecter les règles de sécurité en laboratoire et en atelier

Certaines règles et consignes de sécurité doivent être observées pendant les activités dans les laboratoires et les ateliers technologiques. Familiarisez-vous d’abord avec les consignes de sécurité suivantes. Votre enseignante ou votre enseignant vous informera des consignes de sécurité particulières que vous devez respecter dans votre école, s’il y a lieu.

Consignes de sécurité générales 1. Au début de l’année, informez votre enseignante ou votre enseignant des allergies ou des problèmes de santé susceptibles d’affecter votre travail en classe. Indiquez-lui aussi si vous portez des lentilles cornéennes ou des prothèses auditives. 2. Écoutez attentivement les instructions qu’on vous donne avant chaque laboratoire ou avant chaque atelier. 3. Demandez l’approbation de votre enseignante ou de votre enseignant avant de commencer une expérience dont vous avez élaboré le protocole. 4. Manipulez avec soin le matériel mis à votre disposition. 5. Protégez vos manuels et vos cahiers des éclaboussures et des dégâts. 6. Avertissez immédiatement votre enseignante ou votre enseignant de toute blessure ou de tout bris, même s’ils vous semblent sans gravité. 7. Attachez toujours vos cheveux s'ils sont longs.

Consignes de sécurité en laboratoire 1. Consultez la liste des symboles de sécurité et des symboles de danger du SIMDUT (voir l’outil 4, Repérer les symboles de sécurité). 2. Assurez-vous d’avoir bien compris les consignes de sécurité avant de commencer une expérience. 3. Portez un sarrau ou un tablier lorsque vous devez utiliser des produits salissants ou corrosifs. 4. Ne laissez jamais une expérience en cours sans surveillance. 5. Gardez toujours votre aire de travail propre et en ordre pour éviter tout accident. 6. Abstenez-vous de mâcher de la gomme, de manger et de boire au laboratoire. 7. Ne goûtez à aucune substance. Ne respirez aucune substance directement. Utilisez la technique illustrée dans la gure cicontre pour sentir une substance. 8. Repérez l’endroit où se trouvent l’extincteur, la couverture ininammable, la douche de secours, la trousse de premiers soins, le lave-yeux et l’alarme-incendie les plus proches. Apprenez à vous servir de chacune de ces choses.

464

Conquêtes • Outils supplémentaires

Voici comment sentir une substance en toute sécurité au laboratoire : ne placez pas la substance directement sous votre nez ; éloignez-la un peu, puis dirigez les vapeurs vers vos narines avec votre main. Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

Nom :

Groupe :

Date :

Outil 4 1/1

Outil 4 Repérer les symboles de sécurité Les symboles de danger du SIMDUT Le SIMDUT, c’est le Système d’information sur les matières dangereuses utilisées au travail. Les substances dangereuses se trouvent dans les lieux de travail, à l’école, etc. Ce sont par exemple les produits ménagers et les solvants. Le SIMDUT identie ces substances à l’aide des symboles suivants. Une bonne connaissance de ces symboles permet de prendre les précautions qui s’imposent avant de manipuler des substances dangereuses.

Gaz comprimé

Matière ayant d’autres effets toxiques

Matière inammable et combustible

Matière infectieuse

Matière comburante

Matière corrosive

Matière ayant des effets toxiques immédiats et graves

Matière dangereusement réactive

Les symboles de sécurité Les symboles de sécurité indiquent un danger potentiel lors du travail en laboratoire ou en atelier, ainsi que la manière de s’en prémunir.

Protection des yeux : porter des lunettes de sécurité

Gare à la chaleur : porter des mitaines isolantes

Protection des cheveux : attacher ses cheveux

Gare aux vapeurs nocives : travailler sous la hotte

Protection de la peau : porter des gants

Gare aux objets tranchants ou pointus

Protection des vêtements : porter un sarrau ou un tablier

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Conquêtes • Outils supplémentaires

465

Nom :

Groupe :

Outil 5

Date :

1/5

Outil 5 Présenter des résultats scientiques Les chercheurs présentent souvent les données scientiques sous forme de tableaux et de diagrammes parce qu’elles sont ainsi plus faciles à lire et à interpréter. Cet outil montre comment construire des tableaux, des diagrammes à bandes, des diagrammes linéaires et des diagrammes circulaires.

Le tableau En science, il faut souvent recueillir des données et les analyser. Dans un tableau, on dispose les données et les renseignements en colonnes et en rangées pour en faciliter l’analyse. La manière dont l’information est disposée facilite, par exemple, l’analyse de l’évolution d’une situation et l’établissement de conclusions. Le tableau sert aussi à consigner des données an de tracer un graphique, un diagramme ou un histogramme.

Les étapes à suivre pour construire un tableau 1. Déterminer le nombre de catégories de données. Le nombre obtenu correspondra au nombre de colonnes à créer. 2. Partager l’espace en autant de colonnes qu’il y a de catégories de données. 3. Dans le haut de chaque colonne, inscrire le nom de la catégorie. S’il y a lieu, indiquer l’unité de mesure entre parenthèses. 4. Remplir le tableau à l’aide des données recueillies. 5. Donner un titre au tableau et le numéroter s’il y a lieu.

Exemple :

Dimanche : 23 °C, vent du sud-est Lundi : 18 °C, vent de l’est Mardi : 10 °C, vent du nord-est Mercredi : 8 °C, vent du nord Jeudi : 9 °C, aucun vent Vendredi : 18 °C, vent du sud-est Samedi : 19 °C, vent du sud-est

Voici les données recueillies par Mélanie à Sept-Îles pendant la semaine du 9 juillet et le tableau dans lequel elle a disposé ces données.

Tableau 1

Le relevé météorologique à Sept-Îles, semaine du 9 au 15 juillet

Jour

Température (°C)

Direction du vent

Dimanche (9 juillet)

23

Sud-est

Lundi (10 juillet)

18

Est

Mardi (11 juillet)

10

Nord-est

Mercredi (12 juillet)

8

Nord

Jeudi (13 juillet)

9

Aucun vent

Vendredi (14 juillet)

18

Sud-est

Samedi (15 juillet)

19

Sud-est

466

Conquêtes • Outils supplémentaires

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Nom :

Groupe :

Date :

Outil 5 2/5

Le diagramme à bandes On utilise le diagramme à bandes pour comparer le nombre d’éléments appartenant à diverses catégories d’un ensemble. Il permet par exemple de représenter le nombre d’élèves de l’école faisant partie de chacune des équipes sportives. Les bandes peuvent être horizontales ou verticales.

Les étapes à suivre pour construire un diagramme à bandes 1. Sur une feuille de papier quadrillé, tracer l’axe des abscisses et l’axe des ordonnées. (L’abscisse est une valeur de la variable qu’on représente sur l’axe horizontal ; cette variable peut aussi s’appeler « variable x ». L’ordonnée est une valeur de la variable qu’on représente sur l’axe vertical ; cette variable peut aussi s’appeler « variable y ».) 2. Sur l’axe des abscisses, choisir une échelle qui permettra de représenter toutes les catégories. Dessiner sur l’axe autant de bandes de même largeur qu’il y a de catégories à représenter. Espacer uniformément les bandes. 3. Inscrire le nom de chaque catégorie sous l’axe des abscisses. 4. Sur l’axe des ordonnées, choisir une échelle qui permettra de représenter tous les éléments de la catégorie la plus large. Tracer une échelle sur l’axe. 5. Donner à chacune des bandes la hauteur qui correspond au nombre d’éléments de la catégorie représentée. 6. Indiquer les noms des variables. S’il y a des unités de mesure, les inscrire entre parenthèses, à côté du nom des variables. 7. Indiquer le titre du diagramme. Le numéroter s’il y a lieu. Exemple : À partir des données du tableau 2, on a construit le diagramme à bandes de la gure 1. Tableau 2

Le nombre d’élèves de l’école faisant partie des équipes sportives Équipe sportive

Nombre d’élèves

Basket-ball

34

Volley-ball

23

Natation

48

Plongeon

12

Badminton

24

Soccer

68

Figure 1

Le nombre d’élèves de l’école faisant partie des équipes sportives.

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Conquêtes • Outils supplémentaires

467

Nom :

Groupe :

Outil 5

Date :

3/5

Le diagramme linéaire Le diagramme linéaire (aussi appelé « diagramme à ligne brisée ») sert à représenter une variable continue qui change en fonction d’une autre variable.

Les étapes à suivre pour construire un diagramme linéaire 1. Tracer l’axe des abscisses et l’axe des ordonnées sur une feuille de papier quadrillé. 2. Sur l’axe des abscisses, choisir une échelle qui permettra de représenter toutes les valeurs de la variable continue. Tracer cette échelle sur l’axe. 3. Sur l’axe des ordonnées, choisir une échelle qui permettra de représenter toutes les valeurs de l’autre variable. Tracer cette échelle sur l’axe. 4. Dessiner les points correspondant à chacune des coordonnées. 5. Relier les points par une courbe (voir la gure 3). S’il y a un très grand nombre de points, tracer la courbe de façon qu’il y ait un nombre à peu près égal de points de chaque côté (voir la gure 2). C’est ce qu’on appelle la « courbe la mieux ajustée ».

Figure 2 La courbe de croissance d’un groupe de bergers allemands femelles âgées de 0 à 12 mois (exemple de courbe la mieux ajustée).

6. Indiquer les noms des variables. S’il y a des unités de mesure, les inscrire entre parenthèses à côté du nom des variables. 7. Donner un titre au diagramme. Le numéroter s’il y a lieu. Exemple : À partir des données du tableau 3, on a construit le diagramme linéaire de la gure 3. Tableau 3 La température en fonction de l’heure, le 12 juin, à Montréal Heure

Température (°C)

0 h (minuit le 12 juin)

16

3h

12

6h

10

9h

18

12 h

22

15 h

23

18 h

19

21 h

17

24 h (minuit le 13 juin)

15

468

Conquêtes • Outils supplémentaires

Figure 3 La température en fonction de l’heure, le 12 juin, à Montréal. Reproduction autorisée © TC Média Livres Inc.

Nom :

Groupe :

Outil 5

Date :

4/5

Le diagramme circulaire Le diagramme circulaire permet de diviser un groupe en sous-groupes en fonction d’un critère déterminé. On désigne chaque sous-groupe par un secteur de cercle. Plus le nombre d’éléments représentés par un secteur est élevé, plus l’angle de ce secteur sera grand.

Les étapes à suivre pour construire un diagramme circulaire 1. Calculer le pourcentage du nombre d’éléments de chaque catégorie par rapport au nombre total d’éléments. Utiliser la formule suivante : Pourcentage 

Nombre d’éléments de la catégorie Nombre total d’éléments

 100

Exemple de calcul (avec les données de la catégorie « Marche » du tableau 4, p. 470) : 9 9 Pourcentage   100   110  30 % (9  15  3  3) 30 Donc, 30 % des élèves se rendent à l’école en marchant. 2. Calculer l’angle de chaque secteur qui représente une catégorie par rapport à l’ensemble. Utiliser la formule suivante : Angle 

Pourcentage 100

 360°

Exemple de calcul (avec les données de la catégorie « Marche » du tableau 4, p. 470) : Angle 

30 100

 360°  108°

3. Tracer un grand cercle sur une feuille avec un compas. 4. Marquer le centre du cercle d’une petite croix. 5. Tracer un rayon joignant le centre du cercle au point de la circonférence placé directement au-dessus du centre. 6. À partir de ce premier rayon, tracer les autres rayons dans le sens des aiguilles d’une montre. Attribuer aux secteurs les angles calculés à l’étape 2 et indiqués dans le tableau 4. 7. Colorier chacun des secteurs d’une couleur différente. 8. Établir la légende du diagramme circulaire. La légende indique le sous-groupe représenté par chaque couleur. On peut préciser la signication des couleurs à côté du diagramme (voir la gure 4a). On peut aussi identier chacun des secteurs avec un trait (voir la gure 4b). 9. Inscrire le titre du diagramme circulaire.

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Conquêtes • Outils supplémentaires

469

Nom :

Groupe :

Outil 5

Date :

5/5

Tableau 4 Manière

La manière dont les élèves se rendent à l’école

Nombre d’élèves

Pourcentage (%)

Angle (°)

Marche

9

30

108

Autobus

15

50

180

Automobile

3

10

36

Autres

3

10

36

a)

Figure 4

470

b)

La manière dont les élèves se rendent à l’école.

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L’offre numérique de Chenelière Éducation La collection Conquêtes est offerte en version numérique sur la plateforme Éducation.

de Chenelière

La présentation qui suit constitue un aperçu des fonctionnalités de cette plateforme et des particularités de la collection Conquêtes. La vidéo du tour guidé général de la plateforme de Chenelière Éducation, qu’on peut visionner à l’adresse www.cheneliere.ca sous l’onglet /Secondaire/Tour d’horizon, décrit les principaux atouts de la plateforme et des collections qu’on y trouve. On peut aussi consulter les tutoriels qui décrivent le fonctionnement des outils de base de la plateforme à l’adresse www.cheneliere.ca sous l’onglet /Secondaire/Tutoriels.

LA BIBLIOTHÈQUE Le site Internet de Chenelière Éducation permet aux enseignants d’accéder à une bibliothèque personnelle qui contient les livres numériques dont ils ont fait l’acquisition. Les enseignants peuvent accéder à leur bibliothèque en se rendant à l’adresse www.cheneliere.ca/ Ma bibliothèque.

LA PLATEFORME

de Chenelière Éducation

Conviviale et téléchargeable, la plateforme est un environnement parfaitement adapté à la consultation d’un livre numérique en classe. Elle offre plusieurs avantages. Elle permet, entre autres, d’enrichir un titre de matériel personnel, de consulter différents contenus interactifs (activités interactives, hyperliens, etc.) ainsi que les documents reproductibles offerts par l’Éditeur.

LE MENU PRINCIPAL Dans la plateforme , les enseignants peuvent consulter la version numérique de toutes les composantes imprimées et numériques d’une collection. Les boutons suivants gurent dans le menu principal, à droite de l’écran. 1. Table des matières 2. Matériel complémentaire 3. Activités interactives 4. Mon cours 5. Diaporama 6. Prol 7. Annotations 8. Suivi des travaux

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Conquêtes • 2e secondaire Offre numérique

471

QUOI DE NEUF dans la 2e édition ?

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, 2e édition, pour la 2e secondaire Composantes numériques • Plateforme • Cahier d’apprentissage numérique • Guide-corrigé numérique • Application i+ RA

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ISBN 978-2-7650-5217-3

Comme pour les cahiers, la version numérique du matériel complémentaire qui réunit tous les éléments du guide-corrigé de la collection Conquêtes permet aux enseignants de projeter les documents reproductibles à l’aide d’un TNI ou d’un projecteur. Les enseignants peuvent également y afcher toutes les réponses en un seul clic. Dans cette version numérique, on trouve tous les documents reproductibles en format PDF, an de faciliter leur impression, mais aussi en format Word modiable, ce qui permet aux enseignants d’adapter ces documents selon leurs besoins.

2. Les activités interactives Dans la version numérique de la collection Conquêtes, on trouve de nombreuses activités interactives liées aux contenus du cahier. Chaque chapitre renferme une ou plusieurs activités interactives portant sur les concepts à l’étude. Une activité interactive de consolidation est également offerte pour chaque univers. Ces activités sont accessibles au l des pages du cahier numérique ainsi que dans la table des matières des activités interactives. Elles sont réalisables en classe à l’aide du TNI ou encore individuellement en mode apprentissage ou évaluation. Les élèves peuvent ainsi les faire de façon autonome en classe, au laboratoire informatique ou à la maison, à l’aide d’un ordinateur ou d’une tablette. Chacune des activités compte en moyenne 12 à 15 questions. Le format de chaque question a été choisi avec attention pour servir au mieux la notion traitée (vrai ou faux, choix multiples, réponse libre, associations, menus déroulants, etc.). En mode apprentissage, les élèves disposent la plupart du temps d’un indice pour les aider à répondre à chaque question, puis du corrigé et d’une rétroaction après avoir soumis leur réponse. En mode évaluation, ils n’ont ni indice ni corrigé. Toutefois, dans les deux modes, les points accumulés s’afchent au fur et à mesure que les élèves répondent aux questions. Pages du cahier traitant du sujet de l’activité

Indice

Corrigé

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Points accumulés

Soumettre une réponse

Conquêtes • 2e secondaire Offre numérique

473

Des outils de gestion de groupe conviviaux sont également offerts aux enseignants dans le module des activités interactives. Ces outils permettent entre autres de créer des groupes d’élèves, de leur assigner des activités en mode apprentissage ou évaluation et de consulter leurs résultats. Pour plus de détails au sujet des activités interactives, visionnez les tutoriels qui les décrivent à l’adresse www.cheneliere.ca sous l’onglet /Secondaire/Tutoriels ou le Guide de l’utilisateur qu’on trouve à www.cheneliere.ca sous l’onglet /Secondaire/Guide de l’utilisateur.

3. Le téléchargement de la plateforme La version téléchargeable de la plateforme de Chenelière Éducation permet de proter de la plupart de ses fonctionnalités sans être connecté à Internet. Il suft ensuite de se connecter à Internet pour synchroniser les opérations effectuées hors connexion. Par contre, certaines fonctionnalités comme l’accès à un site Internet ou l’assignation d’activités interactives aux élèves nécessitent une connexion Internet.

Bouton de téléchargement Pour plus de détails au sujet du téléchargement de la plateforme, visionnez le tutoriel intitulé Téléchargement de la plateforme ou le Guide de l’utilisateur qu’on trouve à www.cheneliere.ca sous l’onglet /Secondaire/Guides de l’utilisateur.

4. Les composantes numériques pour les élèves Les élèves des enseignants qui ont un accès à la plateforme de Chenelière Éducation peuvent réaliser les activités interactives que les enseignants leur assignent sur tout type d’ordinateur ou de tablette. Ils ont également accès à des compléments d’information, à des schémas interactifs et à des hyperliens. Ils protent aussi de tous les contenus numériques que leur enseignant met à leur disposition à l’aide de la plateforme (vidéos, documents personnels, etc.). Au choix de l’enseignant, les élèves peuvent également travailler avec le cahier numérique sur tout ordinateur ou sur tablette iPad avec l’application Chenelière Éducation pour iPad. Des outils d’écriture performants, qui permettent l’entrée des réponses dans le cahier numérique, sont offerts dans les deux cas.

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Conquêtes • 2e secondaire Offre numérique

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L’OFFRE NUMÉRIQUE DE LA COLLECTION CONQUÊTES La collection Conquêtes est présentée sur la plateforme

, offerte en ligne et téléchargeable.

Pour les élèves • Le cahier numérique accessible sur tout ordinateur et avec l’application Chenelière Éducation pour iPad ; • L’accès à une vingtaine d’activités et exercices interactifs avec rétroaction, à faire en classe, au laboratoire ou à la maison. Ces activités sont associées à des sections du cahier. Une activité de consolidation est offerte pour chaque univers, permettant ainsi une véritable révision des chapitres ; • L’accès à une vingtaine de boîtes Info+ qui présentent de l’information complémentaire en lien avec les notions présentées dans le cahier ainsi qu’à des schémas interactifs et à des hyperliens ; • Des documents complémentaires et tout autre contenu numérique que l’enseignant mettra à leur disposition. Pour les enseignants • Les nombreuses fonctionnalités de la plateforme ; • Toutes les composantes imprimées offertes en version numérique ainsi que le contenu numérique offert aux élèves ; • Des outils de gestion des résultats aux activités interactives ; • Tous les documents reproductibles en format PDF et Word modifiable ; • Les réponses qui apparaissent une à une ; • Plus de 50 hyperliens (complément d’information, animations scientifiques, vidéos explicatives, etc.) ; • Une dizaine de planches anatomiques.

VUE D’ENSEMBLE DES ACTIVITÉS INTERACTIVES 1. Durée des activités interactives La réalisation d’une activité interactive requiert de 20 à 45 minutes. Une activité interactive peut donc être complétée à l’intérieur d’une période de cours. 2. Lien avec les notions du cahier d’apprentissage et répartition des activités interactives Les activités interactives proposent des questions sur les notions présentées dans le cahier d’apprentissage. Certaines questions sont davantage axées sur la maîtrise de la théorie, tandis que d’autres permettent aux élèves de mettre des concepts en application. Le niveau de difficulté progresse d’une question à l’autre dans chaque activité interactive. En moyenne, chaque chapitre du cahier d’apprentissage fait l’objet de deux activités interactives. Ces activités permettent de réviser les sections ciblées. Nous suggérons de les faire réaliser par les élèves après qu’ils aient vu les sections ciblées pour qu’ils puissent faire un retour sur leurs apprentissages. De plus, quatre activités interactives de consolidation sont offertes (une par univers). Ces activités de consolidation permettent de réviser les chapitres de l’univers ciblé. Nous suggérons de les faire réaliser par les élèves à la fin de chaque univers pour qu’ils puissent faire un retour sur leurs apprentissages. Il est toutefois possible de choisir l’ordre dans lequel on souhaite que les élèves réalisent ces activités. 3. Accessibilité des activités interactives Toutes les activités interactives sont accessibles sur la plateforme sous bouton « Activités interactives », dans le panneau de droite, ou encore au fil des pages du cahier numérique. 4. Planication Consulter le tableau Vue d’ensemble des activités interactives, à la page suivante, pour intégrer les activités interactives à la planification.

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Le tableau suivant dresse la liste des activités interactives offertes avec la version numérique de Conquêtes. Ces activités peuvent être réalisées après avoir vu l’ensemble des sections ou des chapitres ciblés.

VUE D’ENSEMBLE DES ACTIVITÉS INTERACTIVES ACTIVITÉS INTERACTIVES

PARTIES DU CAHIER D’APPRENTISSAGE CIBLÉES

Univers matériel 1

Chapitre 1, sections 1.1 et 1.3

2

Chapitre 1, section 1.2

3

Chapitre 2, sections 2.1 et 2.2

4

Chapitre 2, sections 2.3, 2.4 et outil 1 : Séparer des mélanges

5

Consolidation de l’univers matériel (chapitres 1 et 2)

Univers vivant 6

Chapitre 3, sections 3.1 à 3.4

7

Chapitre 3, sections 3.5 et 3.6

8

Chapitre 4, sections 4.1 à 4.4

9

Consolidation de l’univers vivant (chapitres 3 et 4)

Terre et espace 10

Chapitre 5, sections 5.1 à 5.3

11

Chapitre 5, section 5.4

12

Chapitre 6, sections 6.1 et 6.2

13

Chapitre 6, sections 6.3 à 6.5

14

Consolidation de Terre et espace (chapitres 5 et 6)

Univers technologique

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15

Chapitre 7, section 7.1 et outil 3 : Utiliser divers outils technologiques

16

Chapitre 7, sections 7.2 et 7.3

17

Chapitre 8, section 8.1

18

Chapitre 8, sections 8.2 à 8.4 et outil 2 : Utiliser les symboles normalisés

19

Consolidation de l’univers technologique (chapitres 7 et 8)

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QUOI DE NEUF dans la 2e édition ?

Une collection complète conçue selon vos besoins Le cahier d’apprentissage Des contenus notionnels concis, accessibles et rigoureux Plus de 500 photos, schémas, tableaux et graphiques Plus de 50 % de pages d’activités de type et de niveau de difculté variés Des activités pour faire le point sur les apprentissages Des outils en lien avec les techniques utiles en science et en technologie, regroupés à la n du cahier

Une mise à jour des données scientiques Des documents visuels plus nombreux Un rappel des concepts pertinents au début de chaque chapitre Des contenus notionnels synthétisés en tableaux ou sous forme de schémas Des renvois à des activités interactives Des rubriques portant sur des sujets d’actualité

Le corrigé Le corrigé du cahier en couleurs

Le guide-corrigé Le corrigé du cahier Des synthèses à la n de chacun des chapitres pour la révision NOUVEAU Des activités de révision de n de chapitre NOUVEAU Des activités de bilan de n de cycle NOUVEAU Une banque de laboratoires et d’ateliers Des tests de connaissances pour chacun des chapitres

Des contenus numériques incomparables sur la plateforme Pour les élèves

Pour les enseignants

Le cahier accessible sur tout ordinateur et sur tablette iPad Un très grand nombre d’activités et d’exercices interactifs avec rétroaction conçus selon la structure du cahier Des schémas interactifs Des documents complémentaires et tout autre contenu numérique que l’enseignant mettra à leur disposition Avec la plateforme i+ Interactif de Chenelière Éducation, offerte en ligne et téléchargeable, présentez, créez, personnalisez et partagez des contenus pédagogiques et plus encore !

Les composantes de Composantes imprimées • Cahier d’apprentissage • Corrigé • Guide-corrigé

Les nombreuses fonctionnalités de la plateforme i+ Interactif Toutes les composantes imprimées en version numérique ainsi que le contenu numérique offert aux élèves Des outils de gestion des résultats aux activités interactives Des planches anatomiques interactives Tous les documents reproductibles en format PDF et Word modiable Les réponses qui apparaissent une à une et de nombreux hyperliens

, 2e édition, pour la 1re secondaire Composantes numériques • Plateforme • Cahier d’apprentissage numérique • Guide-corrigé numérique