9 exercices de physique-chimie corrigés : mécanique et chimie

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9 exercices corrigés
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Les chapitres à viser en physique-chimie pour le brevet

Le contrôle de physique-chimie arrive, le programme paraît immense, et on ne sait pas par où commencer. La bonne nouvelle : le programme se découpe en blocs que l’on peut travailler un par un. En mécanique, on s’appuie sur les forces, la vitesse et le mouvement. En chimie, sur les réactions chimiques, les atomes et les molécules. Ce sont ces deux blocs qu’on travaille ici, du plus simple au plus coriace.

Béchers et fiole graduée en verre de laboratoire
Photo : usehung / Flickr, licence CC BY

Rappel : à l’épreuve écrite de sciences (1 heure, notée sur 20), deux disciplines sur trois (physique-chimie, SVT, technologie) sont évaluées, à 10 points chacune.

  • Mécanique : forces (poids, réaction du support), vitesse moyenne, mouvement rectiligne uniforme ou varié
  • Chimie : atomes et molécules, conservation de la masse, équations de réaction
  • Électricité : fait aussi partie du programme, mais on se concentre ici sur les deux premiers blocs

3 exercices faciles pour se lancer

Exercice 1 : calculer une vitesse moyenne

Énoncé : Un cycliste parcourt 36 km en 1 h 30 min. Quelle est sa vitesse moyenne en km/h ?

Solution pas à pas

  1. On convertit le temps : 1 h 30 min = 1,5 h
  2. On applique la formule : v = d / t
  3. v = 36 / 1,5 = 24 km/h

Astuce brevet : toujours vérifier les unités avant de calculer. Si la distance est en km et le temps en heures, la vitesse sort directement en km/h.

Exercice 2 : calculer le poids d’un objet

Énoncé : Un sac de sport a une masse de 5 kg. Calculer son poids sur Terre. (On prend g = 10 N/kg.)

Solution pas à pas

  1. Formule : P = m × g
  2. P = 5 × 10 = 50 N

Piège classique : le poids s’exprime en newtons (N), pas en kilogrammes. Écrire « 50 kg » est une erreur fréquente.

Exercice 3 : reconnaître une molécule

Énoncé : La formule de l’eau est H₂O. Combien d’atomes d’hydrogène et d’oxygène contient une molécule d’eau ?

Solution pas à pas

  1. H₂ : 2 atomes d’hydrogène
  2. O : 1 atome d’oxygène
  3. Total : 3 atomes par molécule

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Exercice 4 : mouvement et tableau de valeurs

Énoncé : Une voiture roule à vitesse constante de 90 km/h. Quelle distance parcourt-elle en 0,5 h, 1 h et 2 h ? Présenter les résultats dans un tableau.

Solution pas à pas

  1. Formule : d = v × t
  2. Pour t = 0,5 h : d = 90 × 0,5 = 45 km
  3. Pour t = 1 h : d = 90 × 1 = 90 km
  4. Pour t = 2 h : d = 90 × 2 = 180 km

À retenir : un mouvement à vitesse constante sur une trajectoire rectiligne est rectiligne uniforme. La distance est proportionnelle à la durée.

Exercice 5 : conservation de la masse

Énoncé : On fait brûler 12 g de carbone avec 32 g de dioxygène, tous deux entièrement consommés. On obtient du dioxyde de carbone. Quelle masse de CO₂ est produite ?

Solution pas à pas

  1. Loi de conservation de la masse (Lavoisier) : masse des réactifs = masse des produits
  2. Masse CO₂ = 12 + 32 = 44 g

Conseil : cette loi est valable pour toutes les transformations chimiques. Quand les réactifs sont entièrement consommés, la masse totale des produits est égale à la somme des masses des réactifs.

Exercice 6 : identifier les forces sur un objet

Énoncé : Un livre de 400 g est posé immobile sur une table. Citer les deux forces qui s’exercent sur lui et préciser leurs caractéristiques (g = 10 N/kg).

Solution pas à pas

  1. Poids P : vers le bas, P = 0,4 × 10 = 4 N, exercé par la Terre
  2. Réaction du support R : vers le haut, R = 4 N, exercée par la table
  3. L’objet est immobile : les deux forces se compensent : elles sont égales, opposées et colinéaires

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Exercice 7 : calcul de vitesse avec conversion d’unités

Énoncé : Un TGV parcourt 540 km en 1 h 48 min. Exprimer sa vitesse en m/s.

Solution pas à pas

  1. Convertir le temps : 1 h 48 min = 108 min = 6 480 s
  2. Convertir la distance : 540 km = 540 000 m
  3. v = 540 000 / 6 480 = 83,3 m/s (environ)

Erreur fréquente : oublier de convertir à la fois la distance ET le temps. Les deux doivent être en mètres et secondes pour obtenir des m/s.

Exercice 8 : équilibrer une équation de réaction

Énoncé : Équilibrer la réaction de combustion du méthane : CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O

Solution pas à pas

  1. Compter les atomes à gauche : 1 C, 4 H, 2 O
  2. Compter les atomes à droite : 1 C, 2 H, 3 O : l’équation n’est pas équilibrée
  3. Mettre 2 devant H₂O : CO₂ + 2 H₂O contient 1 C, 4 H, 4 O à droite
  4. Mettre 2 devant O₂ : 2 O₂ contient 4 O à gauche
  5. Équation équilibrée : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

Exercice 9 : analyse d’un mouvement à partir de mesures

Énoncé : On relève la distance parcourue par un mobile depuis son départ : 0 m à t = 0 s, 20 m à t = 4 s, 40 m à t = 8 s et 55 m à t = 12 s. Le mouvement est-il uniforme sur toute la durée ?

Solution pas à pas

  1. Vitesse entre 0 et 4 s : v = 20 / 4 = 5 m/s
  2. Vitesse entre 4 et 8 s : v = 20 / 4 = 5 m/s
  3. Vitesse entre 8 et 12 s : v = 15 / 4 = 3,75 m/s
  4. La vitesse n’est pas constante sur toute la durée : le mouvement n’est pas uniforme. La vitesse moyenne vaut 5 m/s de 0 à 8 s, puis diminue à 3,75 m/s de 8 à 12 s : le mobile ralentit.

Auto-évaluation

On se note honnêtement :

  • 7 à 9 exercices réussis : excellent niveau, focus sur la rédaction et les unités
  • 5 à 6 exercices réussis : bon niveau, retravailler les conversions et l’équilibrage
  • Moins de 5 : reprendre les formules de base (P = mg, v = d/t) et refaire les exercices faciles

Questions sur la physique-chimie au brevet

Comment la physique-chimie est-elle évaluée au brevet ?

La physique-chimie fait partie de l’épreuve de sciences, qui dure 1 heure et est notée sur 20 points. Deux disciplines sur trois (physique-chimie, SVT, technologie) sont évaluées, chacune sur 10 points.

Faut-il apprendre les formules par cœur ?

Oui, pour les plus courantes. Trois à maîtriser en priorité : P = m × g, v = d / t et la conservation de la masse. Le sujet ne les rappelle pas forcément : apprends-les.

Peut-on utiliser une calculatrice en physique-chimie ?

Lis la consigne en tête du sujet : elle précise le matériel autorisé (en maths, par exemple, la calculatrice n’est permise que dans la seconde partie). Dans tous les cas, attention aux conversions d’unités : la calculatrice ne les fait pas à ta place.

Faut-il réviser la mécanique en priorité ?

Les forces, la vitesse et le mouvement font partie du programme de physique-chimie du cycle 4 et se prêtent bien aux exercices de calcul. Les réviser est utile, sans négliger la chimie ni l’électricité.

Combien de temps réviser la physique-chimie avant le brevet ?

Une révision de 20 minutes par jour pendant 3 semaines, en alternant cours et exercices corrigés, est un rythme réaliste pour reprendre les notions du programme. La régularité vaut mieux que le bachotage de dernière minute.

D’autres problèmes de physique-chimie : les exercices de physique-chimie de BrevetIA.

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