\documentclass[12pt,a4paper,twoside]{book}
\usepackage[utf8]{inputenc}
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%\usepackage{ucs}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage{amsmath} % support des écritures mathématiques la ligne suivante pour les polices et la suivante pour les symboles
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\usepackage{wasysym} % support des symboles astronomiques

\usepackage{xcolor}
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\usepackage{hyperref} %support des url via le tag \url
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\usepackage{chemfig} % Pour les molécules chimiques
\usepackage{multirow}
\usepackage{multicol} % pour permettre des textes en colonnes multiples avec un \begin{multicols}{nb de cols}
\setlength{\columnsep}{5mm} % espace de séparation

\usepackage{array} % permet de définir des tableaux à longueur fixe pour les textes.

\usepackage{amsthm} % permet de définir le tag " theorem "
\newtheorem{theorem}{Theorem}

\usepackage{graphicx} % nécessaire pour inclure des images
\graphicspath{ {./Images/} } % indique le chemin relatif où sont situées les images
\usepackage{wrapfig} % paquet pour pouvoir contourner les images par du texte. Tag : \begin{wrapfigure}
\usepackage{float} %permet de positionner exactement les figures

\usepackage{pgfplots} %permet de tracer directement des graphiques depuis latex
\usepackage{siunitx} % affichage des nombres et unités
\sisetup{locale = FR}

\usepackage{chemist} % pour les formules chimiques
% https://fr.wikibooks.org/wiki/LaTeX/%C3%89crire_des_formules_chimiques
\usepackage{etex}
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\usepackage{isotope} % pour représenter correctement les atomes avec le numéro atomique et le nombre de masse, exemple : \isotope[7][3]{Li}

\usepackage[left=22.50mm, right=22.50mm, top=17.00mm, bottom=17.00mm]{geometry}

\setlength{\parskip}{0.5cm} % définit l'espacement entre paragraphes

% \author{\textbackslash Moane}
\author{F. L. G.}
\title{Les notions à retenir du cycle 4 \\ 0.6.0}

\usepackage{sans} % police de caractère plus proche de celle d'un livre.

% version du document 0.0.1 : 23/06/2018 - Création

\begin{document}

\begin{titlepage}

\maketitle
		
%		\begin{quotation}
%			Le savoir est la seule matière qui croît quand on la partage. Socrate.
%		\end{quotation}

\end{titlepage}

\chapter*{Introduction}

\section*{Pourquoi ce livre et comment l'aborder}

Ce document qui doit être encore considéré comme incomplet (jusqu'à la version 1.0.1) s'adresse aux élèves qui veulent avoir plus d'infos que celles données en classe et/ou à leurs parents mais aussi à ceux et celles qui souhaitent revoir par la suite ce qui a pu être vu, cet ouvrage va répertorier du mieux possible de façon structurée toutes les notions que vous êtes sensé·e avoir vues au cours du cycle 4 et aussi un peu au cours du cycle 3. Vous pouvez bien sûr sauter cette introduction si les prochains paragraphes vous semblent trop abstraits ou compliqués. Ce document peut être lu de deux façons :
	
\begin{itemize}
	\item ponctuellement en utilisant la table des matières au début du document ou les listes finales des figures et des équations à la fin.
	\item tel quel en le lisant au fur et à mesure (mais il faud beaucoup de courage).
\end{itemize}
	
Bien évidemment tout retour positif comme négatif est plus que vivement souhaité de ma part afin d'améliorer encore le travail qui a été accompli ici.
	
Ce livre est le résultat d'une demande de quelques élèves de 3e qui désiraient un " résumé " de ce qu'il fallait avoir vu et retenu au collège, mais, en commençant à écrire ce document je me suis rendu à l'évidence : faire un résumé est \underline{impossible}  : 3 années de cours, à raison de 36 semaines officielles par an et 1,5 h de cours par semaine, ce qui représente 54 h annuelles de cours donc un total de 162 h de cours sur les 3 ans (je ne compte pas la classe de 6e même si en fait on pourrait aussi l'y ajouter), au total cela faire beaucoup trop pour résumer. D'ailleurs fallait-il résumer ?

L'arrivée à ce stade de la réflexion personnelle m'a poussé à finalement ne pas résumer mais au contraire faire un document beaucoup plus complet et enrichi avec une vision différente, qui va pouvoir être consulté non pas linéairement mais au cas par cas, en fonction d'un besoin ponctuel.

\section*{Que retenir du cycle 4 ?}

Au cycle 4 il est \underline{très important} de comprendre que la démarche scientifique ce n'est pas de la magie, ce n'est pas une discussion entre quidams au bistrot du coin ou ce n'est pas à celui ou celle qui va hurler ou cogner le plus fort. Ces méthodes issues d'un passé lointain ont été remplacées par une autre bien plus pertinente : la démarche scientifique qui se base sur quelques principes simples résumés en cette série de points :
	
\begin{itemize}
	\item Vous êtes confronté·e à un problème à résoudre ou comprendre ;
	\item Vous pensez à une idée d'explication du phénomène ou du problème ;
	\item Vous imaginez une expérience pour vérifier si votre explication est correcte et vous imaginez ce qui va arriver pendant l'expérience ;
	\item Vous effectuez l'expérience en prenant un maximum d'observations et de mesures dont vous avez besoin pour vérifier l'idée par la suite et vous notez chaque détail avec le plus de précision possible ;
	\begin{itemize}
		\item la prise d'observations peut se faire avec un enregistrement visuel, sonore ou à l'écrit ;
		\item les mesures peuvent nécessiter un appareil spécial qu'il faut savoir brancher ou utilise ;
		\item si c'est trop petit, grand ou rapide, l'emploi d'un ordinateur peut s'avérer utile et donc il faut savoir programmer l'outil qui fera les mesures à votre place ;
	\end{itemize}
	\item On analyse ensuite les mesures et les observations en tentant de les interpréter ce qui amène alors à deux possibilités :
	\begin{itemize}
		\item Les mesures ne permettent pas de vérifier l'idée ou ce qui avait été prévu : On analyse alors à nouveau, l'idée est-elle mauvaise ? Y a-t-il eu un problème lors des expériences ? Si l'idée est mauvaise il faut revenir à une autre idée (ou la modifier), s'il y a eu des problèmes lors des expériences ou des mesures, refaire l'expérience en corrigeant ce qui est nécessaire.
		\item Les mesures valident l'idée car elles collent aux prédictions : On formalise (mise en équations, rédaction d'un compte rendu précis où tout est détaillé, précisé etc...), on publie (quand on est chercheur ou chercheuse c'est ce qui fait votre réputation mondialement), on a trouvé une nouvelle théorie ! Pour vous faire une idée regardez sur le site arxiv.org \url{https://arxiv.org} toutes les prépublications dans des domaines scientifiques hyperpointues\footnote{notez pour la biologie le site biorxiv.org \url{https://biorxiv.org}}.
	\end{itemize}
	\item Lorsque la théorie a été validée et formalisée, d'autres chercheurs et chercheuses tenteront de la mettre à l'épreuve dans des cas différents, voire à la limite de la théorie, s'ils la mettent en défaut cela conduit soit à une modification de la théorie, soit à une refonte complète.
\end{itemize}

Voilà la méthode qui est utilisée.

Le cycle 4 est là aussi pour vous faire comprendre que les sciences savent expliquer et utiliser beaucoup de phénomènes, (ceux qui ne sont pas encore expliqués trouveront sans doute une explication dans les années ou les siècles qui viennent). Vous êtes entouré·e de tout un tas d'objets technologiques qui sont le résultat de l'application concrète de grandes découvertes scientifiques du passé récent ou lointain, les récentes découvertes vous ouvriront de nouveaux horizons, de nouvelles découvertes, de nouvelles utilisations qui ne sont même pas encore dans nos imaginations.

\section*{Le cycle 4 : Moins d'oral, plus d'écrit et le début de l'abstraction.}

L'autre point important du cycle 4 est \underline{le formalisme et l'abstraction}. Vous allez passer du cycle 3 où vous expliquiez les phénomènes avec des mots et des phrases ${\pm}$ claires, ou des explications au doigt mouillé à une mise en équations, à l'utilisation de théorèmes, de lois, de propriétés des phénomènes ou des objets, certaines de ces lois portent le nom de leur inventeur comme la \emph{loi de Lavoisier} ou la \emph{Loi d'Ohm} ou un nom générique comme le \emph{théorème de l'inertie} ou la \emph{loi d'addition des tensions dans un circuit en série}. Il y a quelques lois (peu nombreuses pour le cycle 4) à retenir, chacun de leurs mots a un sens précis et l'ensemble des phrases indiques des choses précises, un peu comme un théorème en mathématiques. Le vocabulaire utilisé en sciences est précis et important pour se comprendre.

Puisque le vocabulaire a été abordé, le cycle 4 est aussi le moment où vous allez commencer à utiliser d'autres expressions spécifiques au " langage " des sciences, mais aussi à d'autres langues vivantes telles que l'anglais (ou l'espagnol car c'est aussi une langue que je pratique) qui est la langue d'échange entre scientifiques pour les publications internationales actuellement.

C'est aussi lors du cycle 4 où vous allez progressivement augmenter la production écrite. Lorsque vous avez présenté un protocole expérimental, autant nous avons dialogué ensemble à l'oral lorsqu'en passant entre les paillasses je vous ai demandé de m'expliquer vos propositions d'expériences afin de résoudre un problème posé, autant la trace écrite de cette proposition est exigée de plus en plus. Le naturel et la spontanéité de l'oral sont conservés mais progressivement on introduit une phase écrite d'approfondissement et de réflexion face à des problèmes posés.

\section*{La notion de mesure et d'incertitude}

Une autre notion à retenir concerne les systèmes et les milieux qui sont étudiés : il faut souvent y mesurer des informations. Vous devrez toujours tenir en compte que l'introduction de n'importe quel appareil de mesure dans un système modifie le comportement du système. La qualité de vos appareils de mesures n'est pas liée à leur côté high-tech ou gadget mais à la qualité des composants qui ont servi à sa fabrication, aux conditions de fabrication et à la manière dont elle a été pensée en ingénierie.

\renewcommand{\baselinestretch}{1}

\tableofcontents

% redéfinition d'un espacement suffisant pour agrémenter la lectuer, changement de la police dans l'en-tête et redéfinition d'un nouvel espace inter-paragraphe.
\renewcommand{\baselinestretch}{1.125}
\setlength{\parskip}{1em}

\include{journal-des-modifications}

\chapter*{Notices Légales}

Ce document a été entièrement réalisé en \LaTeX \space \space à l'aide des logiciels et librairies incluses dans GNU/Linux Debian 9.4 et suivantes, Archlinux ou Voidlinux via \emph{textmaker}. L'exportation en PDF pour impression s'est faite directement depuis le logiciel \emph{Texmaker}, les graphiques ont été réalisés soit avec Libreoffice Calc et capturés en images avec gnome-screenshot soit directement avec le langage \LaTeX (voir \ref{Effet_joule}), les images des montages expérimentaux ont été réalisés avec kolourpaint. Les modèles moléculaires \ref{modeles-molecules} ont été réalisés avec le logiciel Avogadro. Tous ces logiciels sont libres de droits et placés sous licence GPL accessible ici : \url{https://www.gnu.org/licences/gpl.html}. La création de la version ebook de ce document disponible aux adresses cités plus bas a été effectuée à l'aide du logiciel \emph{ebook-edit} de la suite \emph{calibre}.

Les différentes marques et produits cités dans ce document sont la propriété exclusive des sociétés ayant-droit à qui elles appartiennent. La majorité des liens hypertextes pointent sur wikipedia, les images de wikipedia ont parfois été intégrées à la compilation du document et sont soit sous licence Creative Commons, GPL, WTF ou Creative Commons Attribution (CCA).

Hormis les images à licences restrictives (CCA), le reste du document est placé sous licence Creative-commons Zero, il peut être modifié à partir de sa source situés à l'adresse suivante : https://bidule.org/rapport-tice-01.tex

Remerciements à toute ma famille pour m'avoir supporté lors de la rédaction de ce document (étant donné que par ma concentration le reste de l'univers aurait pu s'effondrer sans que j'en sois conscient) car pendant que je me concentre sur cette longue tache je suis ailleurs.

Remerciements aussi à @root @darialalala et @cafou pour leurs relectures, retours, conseils et compléments d'informations afin de compléter encore plus ce document.

\part{La matière}

% insertion des chapitres sur la matière et sur sa description

 \include{la-matiere}
 
% Les prochaines lignes correspondent aux chapitres concernant les exercices et ont été
% volontairement mises en remarques afin de réduire le nombre de pages à imprimer.
% La notion de partie a aussi été supprimée ce qui fait économiser un certain nombre de
% pages dans l'impression et un certain nombre de lignes dans la table des matières.
%
%	\chapter{Exercices sur la matière}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Application directe}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Exercices de réflexion}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe

% Inclusion du chapitre sur l'organisation de la matière.
	
\include{organisation-matiere}

% Inclusion du chapitre sur les transformations de la matière

\include{transformations-matiere}

% Les prochaines lignes correspondent aux chapitres concernant les exercices et ont été
% volontairement mises en remarques afin de réduire le nombre de pages à imprimer.
% La notion de partie a aussi été supprimée ce qui fait économiser un certain nombre de
% pages dans l'impression et un certain nombre de lignes dans la table des matières.
%
%	\chapter{Exercices sur les transformations de la matière}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Application directe}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Exercices de réflexion}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	

\part{Mouvements et interactions mécaniques}

\include{mouvements}

% Les prochaines lignes correspondent aux chapitres concernant les exercices et ont été
% volontairement mises en remarques afin de réduire le nombre de pages à imprimer.
% La notion de partie a aussi été supprimée ce qui fait économiser un certain nombre de
% pages dans l'impression et un certain nombre de lignes dans la table des matières.
%
%	\chapter{Exercices sur les mouvements}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Application directe}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Exercices de réflexion}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe

\include{interactions-mecaniques}

% Les prochaines lignes correspondent aux chapitres concernant les exercices et ont été
% volontairement mises en remarques afin de réduire le nombre de pages à imprimer.
% La notion de partie a aussi été supprimée ce qui fait économiser un certain nombre de
% pages dans l'impression et un certain nombre de lignes dans la table des matières.
%
%	\chapter{Exercices sur les interactions mécaniques}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Application directe}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Exercices de réflexion}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	

\part{L'énergie et ses transformations}

\include{circuits-electriques}

% Les prochaines lignes correspondent aux chapitres concernant les exercices et ont été
% volontairement mises en remarques afin de réduire le nombre de pages à imprimer.
% La notion de partie a aussi été supprimée ce qui fait économiser un certain nombre de
% pages dans l'impression et un certain nombre de lignes dans la table des matières.
%
%	\chapter{Exercices sur les transformations de la matière}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Application directe}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Exercices de réflexion}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%

\include{produire-energie}

% Les prochaines lignes correspondent aux chapitres concernant les exercices et ont été
% volontairement mises en remarques afin de réduire le nombre de pages à imprimer.
% La notion de partie a aussi été supprimée ce qui fait économiser un certain nombre de
% pages dans l'impression et un certain nombre de lignes dans la table des matières.
%	
%	\chapter{Exercices sur la production d'énergie}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Application directe}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Exercices de réflexion}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe

\include{transferts-energie}

% Les prochaines lignes correspondent aux chapitres concernant les exercices et ont été
% volontairement mises en remarques afin de réduire le nombre de pages à imprimer.
% La notion de partie a aussi été supprimée ce qui fait économiser un certain nombre de
% pages dans l'impression et un certain nombre de lignes dans la table des matières.
%
%	\chapter{Exercices sur les transferts d'énergie}
%	
%	\section{Application directe}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Exercices de réflexion}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	

\part{Signaux et informations}

% chapitre sur la nature des signaux électromagnétiques et sonores

\include{signaux-description}

% chapitre sur comment sont utilisés les signaux pour transporter de l'information et

\include{signaux-transport-informations}

% ici sera le futur chapitre sur comment sont utilisés des codes par dessus les signaux (dont une partie sera prise sur le transport des informations ?)

% Les prochaines lignes correspondent aux chapitres concernant les exercices et ont été
% volontairement mises en remarques afin de réduire le nombre de pages à imprimer.
% La notion de partie a aussi été supprimée ce qui fait économiser un certain nombre de
% pages dans l'impression et un certain nombre de lignes dans la table des matières.
%
%	\section{Utilisation de signaux sonores pour transporter de\\ l'information}
%	
%	L'exemple du sonar, l'exemple de l'échographie
%
%	\chapter{Exercices sur les signaux}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Application directe}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%	
%	\section{Exercices de réflexion}
%	
%	Texte\\ factice\\ en\\ attendant\\ le\\ vrai\\ paragraphe
%

\part{Annexes}

\chapter{Quelques verreries vues ou utilisées lors du cycle 4}

Voici quelques verreries vues lors du cycle 4.

\chapter*{Bestiaire des formules}
	
Ce chapitre n'en est pas réellement un, c'est surtout un recueil de quelques formules mathématiques vues en classe au cours des 3 années du cycle 4, il est là pour éviter d'aller plus loin dans le document si cela n'est pas nécessaire.

\paragraph{La concentration massique " C "} à partir de la masse du soluté " ${m_solute}$ " et de la masse du solvant " ${m_solvant}$ ".

\begin{equation}
	C = \dfrac{{m}_{solute}}{{V}_{solvant}}
\end{equation}

\paragraph{La masse volumique " $\rho$ "} en fonction de la masse d'un corps pur homogène " m " et du volume " V " de ce corps pur.

\begin{equation}
	\rho = \dfrac{m}{V}
\end{equation}

\paragraph{La vitesse " v "} en fonction de la distance parcourue " d " par rapport à un référentiel fixe et de la durée du parcours " t ".

\begin{equation}
	v = \dfrac{d}{t}
\end{equation}

\paragraph{L'énergie cinétique " $E_C$ " } d'un objet de masse " m " en mouvement à la vitesse " v " par rapport à un référentiel fixe.

\begin{equation}
	{E}_{C} = \dfrac{1}{2} \times {m} \times {{v}^{2}}
\end{equation}

\paragraph{La loi d'ohm pour un conducteur ohmique } de résistance " R " avec une tension électrique " U " à ses bornes et étant traversé par une intensité du courant électrique " I ".

\begin{equation}
	U = R \times I
\end{equation}

\paragraph{La relation Énergie " E ", Puissance " P " et temps d'utilisation " t "}

\begin{equation}
	E = P \times t
\end{equation}

\paragraph{La relation Puissance (électrique), tension (électrique) et intensité (du courant électrique)}

\begin{equation}
	U = R \times I
\end{equation}

\listoftables

\listoffigures

\part{Activités}

%\chapter{Énergie et conversions}

\include{activite-puissance-energie}

\end{document}
