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4èmes - mardi 26 mai: proportionnalité

Rédigé par Julien Daury Aucun commentaire
Classé dans : CdT 4emes Mots clés : aucun

Résumé de la séance:

- proportionnalité: calculs de vitesse, pourcentages d'évolution

- introduction d'un nouveau chapitre: angles et parallélisme

 

  Correction
  74 p148 distance de réaction, de freinage et d'arrêt d'un véhicule (lecture graphique)

1)

a. D'après le premier graphique, la distance de réaction à 90 km/h est d'environ 25 m (ce serait présomptueux de donner une valeur exacte...).
A 90 km/h, le véhicule parcourt 25 m avant même que le conducteur ne touche la pédale de frein !

b. La distance de réaction est proportionnelle à la vitesse du véhicule puisque leur relation est représentée par une droite passant par l'origine.

Pour une explication complète:
l'exercice part du principe que le conducteur met (toujours) 1 seconde à réagir. Le graphique indique simplement la distance parcourue pendant cette seconde en fonction de la vitesse. Et cette distance est bien proportionnelle à la vitesse.

2)

a. D'après le deuxième graphique, la distance de freinage sur route sèche à 90 km/h est de presque 40 m (encore une fois, difficile d'être précis).

b. La distance de freinage n'est pas proportionnelle à la vitesse puisque leur relation n'est pas représentée par une droite.

Pour aller plus loin:

  • Au lieu d'augmenter proportionnellement ("en ligne droite"), on observe que la distance de freinage augmente de plus en plus vite au fur et à mesure que la vitesse augmente (la courbe monte de plus en plus vite, en comparant avec un paysage on pourrait dire que la pente est de plus en plus raide).
  • Votre professeure de physique pourrait vous expliquer que cette distance est liée à l'énergie cinétique de la voiture qui elle-même est proportionnelle au carré de la vitesse (il me semble que vous verrez cela en 3ème mais voici un lien intéressant pour ses graphiques qui reprennent bien ce qui se passe derrière cet exercice)

3)

a. La distance d'arrêt est la somme de la distance de réaction et de la distance de freinage:
à 90 km/h, le véhicule met:  \(25\,m + 40\,m=75\,m\) pour s'arrêter
→ le conducteur voit le danger, le véhicule parcourt 25m le temps qu'il commence à freiner, le conducteur appuie sur le frein et la voiture parcourt encore 40m avant de s'arrêter.
Au total, 75 m sont parcourus entre la vision du danger et l'arrêt total (à 90km/h).

b. En cumulant les distance de réaction et de freinage on obtient à peu près ce tableau pour la distance d'arrêt en fonction de la vitesse (sur route sèche, c'est pire sur route mouillée):

Vitesse (km/h) 0 20 40 60 80 90 100 120 140
distance de réaction (m) 0 6 12 17 22 25 28 34 40
distance de freinage (m) 0 4 8 18 30 39 50 70 100
distance d'arrêt (m) 0 10 20 35 52 64 78 104 140

 

En me basant seulement sur les points qui me paraissent les plus clairs (celui indiquant une distance de réaction de 25 m à 90 km/h et l'autre indiquant une distance de freinage de 70 m à 120 km/h) et en utilisant un tableur, j'ai reconstruit le tableau suivant qui n'est "pas trop" éloigné:

 

Vitesse (km/h) 0 20 40 60 80 90 100 120 140
distance de réaction (m) 0 5,56 11,11 16,67 22,22 25 27,78 33,33 38,89
distance de freinage (m) 0 1,94 7,78 17,5 31,11 39,38 48,61 70 95,28
distance d'arrêt (m) 0 7,5 18,89 34,17 53,33 64,38 76,39 103,33 134,17

Cliquer ici pour télécharger le fichier OpenOffice

 

Avec le premier tableau j'obtiens ce graphique:

graphique de la distance d'arrêt
données lues graphiquement (cliquer dessus pour l'agrandir)
Les sommets des cases bleues sont alignés avec l'origine mais pas ceux des cases rouges.

  73 p148: vitesse du son, de la lumière et orage

1.

a. On verra l'éclair avant d'entendre le tonnerre car la lumière est (beaucoup) plus rapide que le son.

En mettant ces deux vitesses dans les mêmes unités:

  • vitesse du son = 340 m/s = 0,340 km/s   ce qui est déjà très rapide !
  • vitesse de la lumière = 300 000 000 m/s = 300 000 km/s    avec les connaissances actuelles en physique, on pense que rien ne peut aller plus vite

b. La lumière va tellement vite que sur Terre qu'on voit un évènement presque instantanément. Pour un évènement se produisant à 12 km, la lumière met \(4\times 10^{-5}\,s\) (je suis obligé d'utiliser l'écriture scientifique tellement ce nombre est petit !).

Calcul: \(12\,km \div 300\,000\,km/s = 0,000 \,04\,s = 4 \times 10^{-5}\,s\)

On ne peut bien sûr pas voir ce qui se passe de l'autre côté de la Terre mais même si c'était le cas, les 20 000 km à parcourir par la lumière le serait en moins de 7 centièmes de seconde !
(\(20\,000\,km \div 300\,000\,km/s \approx 0,067\,s\))

c. Les 12 km sont parcourus par le son en environ 35 secondes.

Calcul: \(12\,km \div 0,340 \,km/s \approx 35,29\,s\)   (ou \(12\,000\,m \div 340 \,m/s \approx 35,29\,s\))

2.

a. 1 km est parcouru par le son en presque 3 secondes.

Calcul: \(1\,km \div 0,340 \,km/s \approx 2,94\,s\)   ou \(1\,000\,m \div 340 \,m/s \approx 2,94\,s\)

b. D'après la question précédente, on peut compter le nombre de secondes entre la vision de la foudre et le moment où on commence à entendre le tonnerre. Il suffit alors de diviser ce nombre de secondes par 3 pour obtenir à peu près le nombre de kilomètres.

 

  76 p149: évolution du prix de revient d'une chemise

Le prix de revient est ce que coûte la fabrication de la chemise. C'est très important pour le fabriquant de le connaître pour savoir combien vendre sa chemise aux commerçants qui à leur tour la revendront à des clients.

Le plus simple pour résoudre cet exercice est de prendre un exemple:
Le taux obtenu sur cet exemple sera le même quelque soit le prix choisi puisque les proportions seront conservées.

Pour simplifier les calculs, prenons un prix rond de 100€ de prix de revient pour la chemise (c'est bien évidemment très exagéré !!!).
Dans ce cas, le coût de la main d’œuvre sera de 60€ et le coût des matériaux de 40€ (tissus et boutons).

Si le coût de la main d'oeuvre augmente de 10%, il passe à 66€    (10% de 60€ = 6€)
Si le coût des matériaux augmente de 30%, il passe à 52€    (30% de 40€ = 12€)

Le prix de revient passe alors à 118€  (66€+52€) et on comprend que l'augmentation du prix de revient est de 18%  (18€ sur les 100€ de départ).

 

Sans faire d'exemple:

  • pour la main d'oeuvre, l'augmentation du prix de revient est de 10% de 60% soit de 6%
  • pour les matériaux, l'augmentation du prix de revient est de 30% de 40% soit de 12%
On retrouve bien une augmentation totale du prix de revient de 18%.

 

  Cours

Angles opposés par le sommet:

Les angles marqués de cette figure sont opposés par le sommet. Ils sont symétriques par rapport au point A ce qui explique qu'ils aient forcément la même mesure.

illustration de la double distributivité avec des aires de rectangles
Cliquer pour accéder à l'application geogebra

 

Angles formés par 2 droites parallèles et une droite sécante:

Dans la figure suivante, deux droites sont coupées par une troisième. Les angles de même couleur sont dit "alternes-internes" (alternes car ils sont chacun d'un coté différent de la sécante et "internes" car ils sont à l'intérieur des deux droites).

Lorsque les 2 droites sont parallèles, on peut dire qu'elles sont symétrique par rapport au point O en rouge (c'est le milieu du segment joignant les points d'intersection).
On peut en déduire qu'alors les angles alternes-internes sont symétriques par rapport à O et sont donc de même mesure.
A l'inverse, si ces angles étaient de mesures différentes, il serait impossible que les 2 droites soient parallèles.

illustration de la double distributivité avec des aires de rectangles
Cliquer pour accéder à l'application geogebra

 

Finalement:

En ajoutant ce que l'on a vu sur les angles opposés par le sommet, lorsque les 2 droites sont parallèles, tous les angles de la même couleur sur la figure suivante sont de même mesure:

illustration de la double distributivité avec des aires de rectangles
Cliquer pour accéder à l'application geogebra

 

Lire le cours1 page 210 (Angles et parallélisme) et noter les deux propriétés

 

 

   A faire

2 p220 reconnaitre des angles alternes-internes  (pas besoin de parallèles pour ça, bien relire le 1.A p218 si nécessaire)

5 p220 rédiger une démonstration en utilisant une propriété

6 p220 rédiger une démonstration en utilisant une (ou deux) propriété(s)

7 p220 rédiger une démonstration en utilisant une propriété et une (plus ou moins) ancienne connaissance