Fiche physique-chimie brevet : formules, unités du SI et concentrations

À lire aussi sur BrevetIA : les fiches de physique-chimie du brevet.

La fiche physique-chimie brevet rassemble les formules de mécanique, d’électricité et de chimie, ainsi que les unités du système international. Au brevet 2027, l’épreuve de sciences du lundi 28 juin dure 1 h et porte sur deux disciplines parmi la physique-chimie, les SVT et la technologie. Connaître les formules et les unités permet de résoudre les exercices et de comprendre les phénomènes scientifiques.

Formules de physique à connaître

Les formules physiques relient les grandeurs d’un exercice de mécanique ou d’électricité. Savoir les appliquer correctement, avec les bonnes unités, permet de calculer un résultat juste.

Mécanique et forces

La mécanique repose sur quelques formules fondamentales que tu rencontreras souvent :

• Force (F = m × a) : La force en newtons (N) égale la masse en kilogrammes (kg) multipliée par l’accélération en mètres par seconde carré (m/s²)
• Poids (P = m × g) : Le poids d’un objet est sa masse multipliée par l’intensité de la pesanteur (g ≈ 10 N/kg sur Terre)
• Vitesse (v = d / t) : La vitesse en m/s s’obtient en divisant la distance parcourue par le temps écoulé
• Énergie cinétique (Ec = ½ m v²) : Elle dépend de la masse et du carré de la vitesse
• Travail (W = F × d) : Le travail d’une force constante, dans le sens du déplacement, est le produit de la force par la distance

Électricité

L’électricité s’articule autour de la loi d’Ohm et de quelques relations :

• Loi d’Ohm (U = R × I) : La tension en volts (V) égale la résistance en ohms (Ω) multipliée par l’intensité en ampères (A)
• Puissance électrique (P = U × I) : La puissance en watts (W) est le produit de la tension par l’intensité
• Énergie électrique (E = P × t) : L’énergie en joules (J) ou en kilowattheures (kWh) dépend de la puissance et de la durée
• Résistance en série : R_total = R₁ + R₂ + R₃
• Résistances en parallèle : 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂

Les unités du système international (SI)

Le système international (SI) impose des unités standardisées pour tous les calculs scientifiques. Utiliser les bonnes unités évite les erreurs de calcul.

Unités fondamentales

• Longueur : mètre (m)
• Masse : kilogramme (kg)
• Temps : seconde (s)
• Intensité électrique : ampère (A)
• Température thermodynamique : kelvin (K)
• Quantité de matière : mole (mol)
• Intensité lumineuse : candela (cd)

Unités dérivées importantes

Ces unités s’obtiennent en combinant les unités fondamentales et servent dans de nombreux exercices :

• Force et poids : newton (N) = kg·m/s²
• Pression : pascal (Pa) = N/m²
• Énergie, travail, chaleur : joule (J) = N·m = kg·m²/s²
• Puissance : watt (W) = J/s
• Tension électrique : volt (V) = W/A
• Résistance électrique : ohm (Ω) = V/A
• Charge électrique : coulomb (C) = A·s
• Capacité électrique : farad (F) = C/V

Chimie : concentrations et réactions

La chimie demande la maîtrise de formules relatives aux concentrations, aux quantités de matière et aux équations de réaction.

Quantité de matière et concentration

• Quantité de matière (n = m / M) : Le nombre de moles s’obtient en divisant la masse en grammes par la masse molaire en g/mol
• Concentration molaire (C = n / V) : La concentration en mol/L égale le nombre de moles divisé par le volume en litres
• Densité (d = ρ / ρ_eau) : La densité est sans unité et compare la masse volumique à celle de l’eau
• Masse volumique (ρ = m / V) : Exprimée en kg/m³ ou g/cm³

Réactions chimiques

Une réaction chimique transforme des réactifs en produits. Les atomes se conservent : ils se réarrangent, et la masse totale reste la même avant et après la réaction. On équilibre l’équation pour que chaque élément ait le même nombre d’atomes des deux côtés.

Exemple : la combustion du méthane a pour réactifs le méthane (CH₄) et le dioxygène (O₂), et pour produits le dioxyde de carbone (CO₂) et l’eau (H₂O). L’équation équilibrée s’écrit CH₄ + 2 O₂ qui donne CO₂ + 2 H₂O.

Questions fréquentes

Quelles formules cette fiche regroupe-t-elle ?

Elle regroupe, en mécanique, la vitesse (v = d/t), le poids (P = m × g) et l’énergie cinétique ; en électricité, la loi d’Ohm (U = R × I), la puissance (P = U × I) et l’énergie (E = P × t) ; en chimie, la masse volumique (ρ = m/V) et la concentration molaire (C = n/V).

Quelles unités du système international utiliser dans un calcul ?

Utilise le mètre (m) pour les distances, le kilogramme (kg) pour la masse, la seconde (s) pour le temps, l’ampère (A) pour l’intensité, le volt (V) pour la tension et le joule (J) pour l’énergie. Convertis les données dans ces unités avant d’appliquer une formule.

Comment convertir les unités courantes en physique-chimie pour le brevet ?

Les conversions courantes sont : 1 km = 1000 m, 1 g = 0,001 kg, 1 mL = 1 cm³, 1 L = 1000 mL et 1 h = 3600 s. Convertis toujours dans les unités du SI avant d’appliquer les formules, pour éviter les erreurs de calcul.