À quelques jours du brevet, une formule isolée ne suffit pas. Il faut savoir choisir la bonne relation, convertir les unités et rédiger une démarche lisible. Cette fiche rassemble les formules de physique-chimie les plus utiles au collège, avec des exemples courts et les erreurs qui font perdre des points.
Les relations à maîtriser pour gagner des points
- Vitesse : v = d ÷ t, avec des unités cohérentes.
- Masse volumique : ρ = m ÷ V.
- Poids : P = m × g, avec g proche de 10 N/kg.
- Électricité : U = R × I et P = U × I.
- Énergie : E = P × t, en respectant les unités.
- Chimie : les atomes se conservent lors d’une transformation chimique.
Ce que l’épreuve de sciences attend vraiment
En 2026, l’épreuve de sciences dure 1 heure et porte sur deux disciplines parmi la physique-chimie, les SVT et la technologie. Chaque discipline compte pour 10 points. Le choix est annoncé environ deux mois avant l’examen, comme le précise Éduscol.
Une question de physique-chimie ne demande pas toujours de réciter une formule. Le sujet fournit souvent un tableau, un graphique, un schéma ou des mesures. Il faut alors identifier la grandeur recherchée, sélectionner la relation adaptée, remplacer les lettres par les valeurs et donner une réponse accompagnée de son unité.
Je conseille de retenir les formules sous forme de situations. Par exemple, la vitesse sert à décrire un déplacement, la masse volumique permet d’identifier une substance et la loi d’Ohm relie trois grandeurs électriques. Cette logique est plus solide qu’une mémorisation purement mécanique.
Les formules de mouvement, de poids et d’énergie mécanique
Calculer une vitesse
| Grandeur | Formule | Unité courante |
|---|---|---|
| Vitesse | v = d ÷ t | m/s ou km/h |
| Distance | d = v × t | m ou km |
| Durée | t = d ÷ v | s ou h |
Pour une voiture qui parcourt 150 m en 10 s, la vitesse vaut v = 150 ÷ 10, soit 15 m/s. Si le sujet attend des kilomètres par heure, on utilise la conversion 15 × 3,6 = 54 km/h.
La conversion est une source classique d’erreurs. Pour passer des km/h aux m/s, je divise par 3,6. Pour passer des m/s aux km/h, je multiplie par 3,6. Avant de calculer, je vérifie toujours que la distance et la durée utilisent un système compatible.
Ne pas confondre masse et poids
La masse mesure la quantité de matière et s’exprime en kilogrammes. Le poids est une force, exprimée en newtons, qui dépend de l’attraction gravitationnelle. La relation à connaître est P = m × g.
Sur Terre, on prend généralement g = 10 N/kg, sauf indication contraire. Une personne de 60 kg possède donc un poids proche de 600 N. Le piège consiste à écrire 60 N, ce qui correspondrait à une confusion entre masse et poids.
Calculer une énergie cinétique
Lorsque le chapitre a été étudié en classe, l’énergie cinétique se calcule avec la relation Ec = ½ × m × v². La masse doit être exprimée en kilogrammes et la vitesse en mètres par seconde pour obtenir une énergie en joules.
Le carré de la vitesse est important. Si la vitesse double, l’énergie cinétique est multipliée par quatre, toutes choses égales par ailleurs. C’est une bonne piste d’interprétation dans les exercices liés à la sécurité routière ou aux collisions.
Les relations indispensables en électricité
Les exercices de circuit électrique donnent souvent une tension, une intensité ou une résistance, puis demandent de trouver la troisième grandeur. La loi d’Ohm s’écrit U = R × I.
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Tension électrique | U | volt, V |
| Intensité du courant | I | ampère, A |
| Résistance | R | ohm, Ω |
Pour une résistance de 20 Ω traversée par un courant de 0,3 A, on obtient U = 20 × 0,3, donc U = 6 V. Si l’intensité est donnée en milliampères, il faut la convertir en ampères, par exemple 250 mA = 0,250 A.
Puissance et énergie électrique
La puissance électrique se calcule avec P = U × I. Elle s’exprime en watts. Une lampe alimentée sous 12 V et traversée par une intensité de 0,5 A possède donc une puissance de 6 W.
Pour l’énergie consommée, on utilise E = P × t. Avec une puissance en watts et une durée en secondes, l’énergie est donnée en joules. Pour une facture d’électricité, on utilise plutôt la relation E = P × t avec P en kilowatts et t en heures, ce qui donne une énergie en kilowattheures.
Je recommande de noter les unités directement sous les données avant de calculer. Cette petite habitude évite de mélanger des watts et des kilowatts ou des secondes et des heures, deux erreurs fréquentes même lorsque la formule choisie est correcte.
Les formules sur la matière et les transformations chimiques
Masse volumique et identification d’une substance
La masse volumique relie la masse d’un échantillon à son volume. La formule est ρ = m ÷ V. On peut aussi retrouver les deux autres relations avec une simple transformation mathématique, m = ρ × V et V = m ÷ ρ.
| Grandeur | Symbole | Unité fréquente |
|---|---|---|
| Masse volumique | ρ | kg/m³ ou g/cm³ |
| Masse | m | kg ou g |
| Volume | V | m³, L ou cm³ |
Un objet de 270 g occupant un volume de 100 cm³ possède une masse volumique de 2,7 g/cm³. On peut ensuite comparer cette valeur à celles fournies dans le sujet pour proposer une identification.
Il faut rester attentif aux unités. Un litre correspond à un décimètre cube et un millilitre à un centimètre cube. Si le tableau utilise des g/cm³, il est inutile de convertir la masse en kilogrammes, sauf si l’on veut exprimer le résultat en kg/m³.
Conserver les atomes et la masse
Lors d’une transformation chimique, les molécules changent, mais les atomes ne disparaissent pas. Les mêmes types d’atomes sont présents avant et après la réaction, même s’ils sont associés autrement. Cette idée permet de vérifier une équation chimique et de compter les atomes dans une formule.
Dans C8H18, la molécule contient 8 atomes de carbone et 18 atomes d’hydrogène, soit 26 atomes au total. L’absence d’indice signifie qu’il n’y a qu’un seul atome de l’élément concerné.
La conservation de la masse donne également une méthode de calcul. Si 100 kg de carburant réagissent avec 351 kg de dioxygène et produisent 309 kg de dioxyde de carbone, la masse d’eau vaut 100 + 351 - 309, soit 142 kg.
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Acidité, combustion et gaz
Sur l’échelle de pH, une solution est acide si son pH est inférieur à 7, neutre autour de 7 et basique s’il est supérieur à 7. Plus le pH est petit, plus l’acidité est forte. Le papier indicateur permet généralement d’obtenir une estimation, tandis qu’un pH-mètre fournit une mesure plus précise.
Dans une combustion, le dioxygène est un réactif indispensable. Une combustion complète d’un composé contenant du carbone produit généralement du dioxyde de carbone CO2 et de l’eau. Le sujet peut demander d’identifier le gaz, de compter ses atomes ou d’exploiter des masses expérimentales.
Les conversions qui font souvent la différence
Une formule correctement choisie ne garantit pas une bonne réponse si les unités sont incompatibles. Je vérifie systématiquement les conversions suivantes avant de poser l’opération.
- 1 h = 3 600 s et 1 min = 60 s.
- 1 km = 1 000 m.
- 1 kg = 1 000 g.
- 1 L = 1 000 mL.
- 1 mL = 1 cm³.
- 1 kW = 1 000 W.
- 1 kWh = 3 600 000 J.
La conversion des aires et des volumes demande davantage de soin. Un mètre carré ne vaut pas 100 centimètres carrés mais 10 000 cm², tandis qu’un mètre cube vaut 1 000 000 cm³. Même si ce point apparaît moins souvent, il peut changer complètement un résultat de masse volumique.
Le nombre de chiffres significatifs n’est généralement pas le cœur de l’évaluation au brevet. En revanche, un résultat sans unité ou avec une unité incohérente reste difficile à valider. J’écris donc toujours la relation, le calcul, l’unité et une phrase de conclusion.
La méthode en quatre lignes pour exploiter une formule
- Je relève la grandeur recherchée et les données utiles.
- Je convertis les unités nécessaires.
- J’écris la relation littérale avant de remplacer les valeurs.
- Je calcule, puis je rédige une conclusion avec l’unité.
Exemple avec une masse volumique. Si m = 540 g et V = 200 cm³, j’écris d’abord ρ = m ÷ V, puis ρ = 540 ÷ 200. Le résultat est ρ = 2,7 g/cm³, donc l’échantillon possède une masse volumique de 2,7 g/cm³.
Cette démarche rapporte souvent des points même si le calcul final comporte une erreur. Les sujets de sciences prennent en compte les essais et les raisonnements engagés. Une formule posée clairement permet donc de montrer ce que l’on sait faire au lieu de laisser une réponse vide.
Je déconseille d’apprendre une longue liste sans s’entraîner. Pour chaque relation, il vaut mieux résoudre deux exercices courts, dont un avec conversion d’unités, puis expliquer à voix haute ce que représente chaque symbole. C’est cette compréhension qui permet de reconnaître rapidement la bonne formule le jour de l’épreuve.
Une fiche utile se révise avec des exercices, pas seulement avec les yeux
Les formules de physique-chimie du brevet couvrent surtout la vitesse, le poids, l’énergie, la masse volumique, l’électricité et les transformations de la matière. Elles deviennent réellement efficaces lorsque l’élève sait relier une grandeur à une situation concrète et présenter un calcul propre.
Pour une dernière révision, je conseille de consacrer quinze minutes aux conversions, quinze minutes aux formules de mécanique et de masse volumique, puis quinze minutes à l’électricité et à la chimie. Les dernières minutes servent à refaire un exercice d’annale en rédigeant chaque étape, car la méthode rapporte parfois autant que le résultat.
