2) La structure de l'air.
C'est le schéma b) qui représente le mieux la structure de l'air. En effet l'air est composé de molécules de tailles différentes qui sont en mouvement constant. Sur le schéma b), la position non-ordonnée des points noirs de tailles différentes pourrait être un instantané de ces molécules en mouvement. Les dessins a) et e) pourraient représenter la structure d'éléments solides dont les molécules sont bien ordonnées. Le schéma d) pourrait représenter le gradient de la densité de la couche d'air au-dessus de la croute terrestre (on passe progressivement d'une couche d'air très dense proche du sol à une couche de faible densité dans la haute atmosphère), mais ce n'était pas cela qui vous était demandé. Le dessin c) avec ces vagues parallèles pourrait représenter un courant d'air ou, plus classiquement, de l'eau.
3) La densité.
Un tronc de sapin flotte sur l'eau car sa densité est plus faible que celle de l'eau, la réponse c) était la bonne. Chaque corps (un tronc d'arbre, une pierre, un morceau de fer) est caractérisé par une masse (qui dépend des atomes qui le compose) et cette masse est répartie dans un volume: c'est ce que l'on appelle la masse volumique (kilo par mètre cube, kg/m³). Voici quelques examples de masse volumique:
| Substances | Eau liquide | Air | Bois de sapin | Fer | Plomb |
|---|---|---|---|---|---|
| Masse volumique kg/m³ | 998 | 1.293 | 500 | 7'860 | 11'300 |
Ainsi on voit que la masse volumique du sapin est plus faible que celle de l'eau. Donc un corps qui a une masse volumique plus petite que celle de l'eau flottera.
Maintenant, la densité est une mesure de la masse volumique par rapport à celle de l'eau. Arbitrairement, on a fixé la densité de l'eau comme ayant la valeur de 1. Suivant cette échelle de valeur, la densité du sapin est de 0.5 et celle du fer de 7.8. Donc un corps flottera sur l'eau si sa densité est inférieure à 1, il coulera si sa densité est supérieure à 1. Le tableau ci-dessus peut être complété comme suit:
| Substances | Eau liquide | Air | Bois de sapin | Fer | Plomb |
|---|---|---|---|---|---|
| Masse volumique kg/m³ | 998 | 1.293 | 500 | 7'860 | 11'300 |
| Densité | 1 | 0.001 | 0.5 | 7.8 | 11.3 |
Si tu as répondu par la réponse a) j'espère que la lecture du texte ci-dessus t'aura fait comprendre la différence entre densité et poids. La réponse b) était fausse car le bois n'est pas hydrophobe, au contraire il se laisse très bien mouiller. La réponse d) n'avait pas de sens (au figuré cette fois-ci :-). La réponse e) est proche de la vérité. Puisque la densité est fonction du volume, un corps qui contient beaucoup de trous d'air aura un volume plus important et sa densité sera plus faible que s'il n'avait pas de trous d'air !
4) Les cubes.
Puisque tous les cubes contiennet exactement le même nombre de billes et que chacune d'elle a le même poids, tous les cubes pèsent la même chose: la réponse e) était correcte.
Par contre, pour un poids identique, ces cubes ont des volumes différents. Il en résulte que la densité de chacun des cubes est différente. Par ordre de densité croissante, on citera: b<a<d<c
5) La casserole sur la cuisinière.
La réponse d) est la bonne.
L'eau de la casserole va progressivement chauffer parce que la casserole absorbera la chaleur de la plaque chauffante et la transmettra à l'eau qu'elle contient. C'est le phénomène de conduction de chaleur. Tout corps conduit la chaleur, certains mieux que d'autres. Par exemple le fer et l'eau sont de bons conducteurs de chaleur, par contre le bois est un mauvais conducteur (tu peux mettre un bâton dans un feu pour qu'il brûle à son extrémité sans que tu te brûles les mains, par contre je te déconseille de mettre une barre de fer dans un feu et de la tenir par la main). Physiquement, le transfert et la conduction de la chaleur est le transfert de l'agitation des molécules d'un corps à celles d'un autre plus froid.
Le frottement de deux corps produit de la chaleur, mais pour chauffer de l'eau tu ne frottes pas ta casserole sur la plaque de la cuisinière ! La formation de bulles d'air (réponse b.) est une conséquence de l'augmentation de la température de l'eau et non la cause. J'ai méchament mis la réponse e) pour distraire ton attention.
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