Ressources · 3ᵉ · Technologie
Les matériaux : familles, propriétés et choix
Familles de matériaux (métaux, plastiques, organiques, céramiques, composites), propriétés mécaniques, thermiques, électriques, choix d'un matériau selon le cahier des charges, impact environnemental
À propos de cette page
Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 12 questions
Le coton d'un tee-shirt est un matériau :
- A. métallique
- B. organique
- C. céramique
- D. composite
Réponse
B. organique — Il est d'origine végétale (fibres du cotonnier).
La terre cuite d'un pot de fleurs est un matériau :
- A. organique
- B. métallique
- C. composite
- D. céramique
Réponse
D. céramique — Argile cuite à haute température : c'est une céramique.
Un alliage est :
- A. un mélange d'un métal avec d'autres éléments
- B. un plastique renforcé par des fibres de verre
- C. un métal pur rendu très résistant par la chaleur
- D. un assemblage de planches de bois collées
Réponse
A. un mélange d'un métal avec d'autres éléments — Exemples : acier (fer + carbone), laiton (cuivre + zinc).
La masse volumique se calcule par :
- A. ρ = m × V
- B. ρ = V / m
- C. ρ = m / V
- D. ρ = m + V
Réponse
C. ρ = m / V — Masse divisée par volume, en g/cm³ ou en kg/m³.
Un matériau qui laisse facilement passer le courant électrique est :
- A. un isolant électrique
- B. un matériau élastique
- C. un conducteur électrique
- D. un plastique thermodurcissable
Réponse
C. un conducteur électrique — Les métaux et le graphite sont conducteurs.
Le fer, l'acier et la fonte sont des métaux :
- A. ferreux
- B. non ferreux
- C. précieux
- D. organiques
Réponse
A. ferreux — Ils sont à base de fer.
Un thermoplastique que l'on chauffe :
- A. durcit définitivement et ne peut plus être fondu
- B. brûle sans jamais ramollir ni fondre
- C. devient un bon conducteur électrique
- D. ramollit et peut être remis en forme
Réponse
D. ramollit et peut être remis en forme — C'est ce qui permet de le mouler et de le recycler par refonte.
Un matériau composite est :
- A. un métal pur obtenu par la fusion de plusieurs minerais différents
- B. l'association d'au moins deux matériaux complémentaires
- C. un plastique recyclé plusieurs fois de suite
- D. une céramique cuite deux fois à haute température
Réponse
B. l'association d'au moins deux matériaux complémentaires — Un renfort (fibres, barres) noyé dans une matrice (résine, béton).
Un matériau qui reprend sa forme initiale après avoir été déformé est :
- A. élastique
- B. fragile
- C. conducteur
- D. isolant
Réponse
A. élastique — Exemples : ressort en acier, caoutchouc.
Un matériau qui casse net, sans se déformer, est dit :
- A. ductile
- B. élastique
- C. fragile
- D. malléable
Réponse
C. fragile — Le verre et la porcelaine sont fragiles.
La conductivité thermique d'un matériau indique :
- A. sa capacité à laisser passer le courant électrique
- B. sa capacité à laisser passer la chaleur
- C. sa température de fusion
- D. sa masse pour 1 cm³
Réponse
B. sa capacité à laisser passer la chaleur — Plus λ est grand, plus la chaleur traverse facilement le matériau.
Quel matériau provient d'une ressource renouvelable ?
- A. l'acier
- B. le verre
- C. le PVC
- D. le bois
Réponse
D. le bois — Une forêt gérée se reconstitue ; minerais, sable et pétrole s'épuisent.
Niveau moyen — 12 questions
Une pièce de 156 g occupe 20 cm³. Sa masse volumique vaut :
- A. 0,13 g/cm³
- B. 3 120 g/cm³
- C. 7,8 g/cm³
- D. 78 g/cm³
Réponse
C. 7,8 g/cm³ — 156 / 20 = 7,8 g/cm³ : c'est de l'acier.
On ajoute du chrome et du nickel au fer pour obtenir de l'acier inoxydable :
- A. pour qu'il résiste à la corrosion
- B. pour le rendre nettement plus léger
- C. pour le rendre isolant électrique
- D. pour qu'il fonde à plus basse température
Réponse
A. pour qu'il résiste à la corrosion — « Inoxydable » : il ne rouille pas.
Un cube d'aluminium (2,7 g/cm³) de 5 cm d'arête a une masse de :
- A. 13,5 g
- B. 67,5 g
- C. 1 350 g
- D. 337,5 g
Réponse
D. 337,5 g — V = 5 × 5 × 5 = 125 cm³ ; m = 2,7 × 125 = 337,5 g.
Quel test permet de distinguer un thermoplastique d'un thermodurcissable ?
- A. le test de l'aimant
- B. le chauffer pour voir s'il ramollit
- C. le plonger dans l'eau
- D. mesurer s'il conduit le courant électrique
Réponse
B. le chauffer pour voir s'il ramollit — Le thermoplastique ramollit, le thermodurcissable non ; les deux sont isolants et non magnétiques.
Dans une matrice de choix, le coefficient d'un critère indique :
- A. la note obtenue par chaque matériau sur ce critère
- B. l'importance du critère pour l'objet
- C. le prix du matériau au kilogramme
- D. le nombre de matériaux comparés
Réponse
B. l'importance du critère pour l'objet — Plus le critère compte dans le cahier des charges, plus son coefficient est élevé.
Le matériau A a une conductivité thermique de 0,04 W/(m·K), le matériau B de 200 W/(m·K). Alors :
- A. A conduit mieux la chaleur que B
- B. A et B conduisent la chaleur de la même façon
- C. B est un isolant thermique
- D. A est un isolant thermique, B un conducteur
Réponse
D. A est un isolant thermique, B un conducteur — Petit λ : isolant (comme le liège) ; grand λ : conducteur (comme l'aluminium).
Le fond d'une casserole est métallique parce que les métaux :
- A. conduisent bien la chaleur
- B. sont tous attirés par l'aimant
- C. sont de bons isolants thermiques
- D. fondent à basse température
Réponse
A. conduisent bien la chaleur — La chaleur de la plaque passe vite jusqu'aux aliments. Attention : tous les métaux ne sont pas attirés par l'aimant.
Recycler un thermodurcissable par refonte est :
- A. facile, comme pour un thermoplastique
- B. possible dès 100 °C
- C. impossible, car il ne fond pas
- D. obligatoire en France
Réponse
C. impossible, car il ne fond pas — Chauffé, il se carbonise au lieu de fondre.
Une barre plie sous une charge et reste pliée quand on retire la charge. Elle a subi une déformation :
- A. élastique
- B. nulle
- C. fragile
- D. plastique
Réponse
D. plastique — Déformation durable : plastique. Si elle avait repris sa forme, elle serait élastique.
Au bord de la mer, une coque de bateau en aluminium résiste mieux qu'une coque en acier non protégé, car l'aluminium :
- A. est plus lourd, donc moins exposé
- B. n'est jamais en contact avec l'oxygène de l'air ni de l'eau
- C. se couvre d'une fine couche d'oxyde protectrice
- D. est un alliage de fer inoxydable
Réponse
C. se couvre d'une fine couche d'oxyde protectrice — Cette couche d'oxyde bloque la corrosion, alors que la rouille de l'acier s'effrite et laisse le métal exposé.
Une étagère doit porter des livres lourds sans plier. Le critère principal est :
- A. une faible conductivité thermique
- B. la résistance à la flexion
- C. une bonne conductivité électrique
- D. une grande transparence
Réponse
B. la résistance à la flexion — L'étagère travaille en flexion sous le poids des livres.
Quel groupe ne contient que des matériaux recyclables par refonte ?
- A. acier, aluminium, verre
- B. bakélite, acier, verre
- C. résine époxy, cuivre, PET
- D. béton, PVC, bois
Réponse
A. acier, aluminium, verre — La bakélite et la résine époxy sont thermodurcissables ; le béton et le bois ne se refondent pas.
Niveau difficile — 12 questions
Un objet de 500 g a un volume de 0,2 dm³. Sa masse volumique vaut :
- A. 2 500 g/cm³
- B. 100 g/cm³
- C. 0,4 g/cm³
- D. 2,5 g/cm³
Réponse
D. 2,5 g/cm³ — 0,2 dm³ = 200 cm³ ; 500 / 200 = 2,5 g/cm³. Il faut convertir avant de diviser.
Un matériau de masse volumique 0,8 g/cm³ est plongé dans l'huile (0,9 g/cm³), puis dans l'eau :
- A. il coule dans les deux
- B. il flotte dans les deux
- C. il flotte dans l'huile et coule dans l'eau
- D. il coule dans l'huile et flotte dans l'eau
Réponse
B. il flotte dans les deux — 0,8 est inférieur à 0,9 et à 1 : il flotte dans les deux liquides.
Le PLA est un plastique biosourcé, fabriqué à partir d'amidon de maïs. On peut en déduire qu'il est :
- A. forcément biodégradable dans un compost de jardin
- B. un plastique thermodurcissable
- C. issu d'une ressource renouvelable
- D. un matériau composite
Réponse
C. issu d'une ressource renouvelable — Biosourcé renseigne sur l'origine, pas sur la fin de vie : le PLA ne se dégrade bien qu'en compostage industriel, et c'est un thermoplastique.
Un matériau très dur est-il forcément résistant aux chocs ?
- A. non : le verre est dur mais fragile
- B. oui : dureté et résistance aux chocs sont synonymes
- C. oui, sauf pour les métaux
- D. non : seuls les plastiques sont durs
Réponse
A. non : le verre est dur mais fragile — La dureté (résistance à la rayure) et la résilience (résistance aux chocs) sont deux propriétés différentes.
On cherche un matériau léger, conducteur électrique et résistant à la corrosion. Le meilleur candidat est :
- A. l'aluminium
- B. l'acier non allié
- C. le verre
- D. le polystyrène
Réponse
A. l'aluminium — L'acier est lourd et rouille ; le verre et le polystyrène sont isolants.
Un double vitrage isole bien une maison surtout parce que :
- A. le verre est un isolant thermique bien meilleur que l'air immobile
- B. le verre est un conducteur électrique
- C. la lame d'air ou de gaz entre les vitres freine la chaleur
- D. le verre renvoie toute la chaleur vers l'intérieur
Réponse
C. la lame d'air ou de gaz entre les vitres freine la chaleur — Le verre (λ ≈ 1) conduit bien plus la chaleur que l'air immobile (λ ≈ 0,025) : c'est la lame d'air qui isole.
Matrice de choix : X obtient 4 en coût (coefficient 1) et 2 en résistance (coefficient 3) ; Y obtient 2 en coût et 4 en résistance. Les scores sont :
- A. X = 10 ; Y = 10
- B. X = 10 ; Y = 14
- C. X = 14 ; Y = 10
- D. X = 6 ; Y = 6
Réponse
B. X = 10 ; Y = 14 — X : 4 × 1 + 2 × 3 = 10 ; Y : 2 × 1 + 4 × 3 = 14.
Les câbles des lignes aériennes à haute tension sont en aluminium plutôt qu'en cuivre, car :
- A. l'aluminium conduit bien mieux le courant électrique que le cuivre
- B. l'aluminium est attiré par les pylônes en acier
- C. l'aluminium est isolant, ce qui évite les chocs
- D. l'aluminium est bien plus léger, et conduit assez bien
Réponse
D. l'aluminium est bien plus léger, et conduit assez bien — Le cuivre conduit mieux, mais l'aluminium, plus de trois fois plus léger et moins cher, est préféré pour des câbles tendus entre pylônes.
Un thermoplastique peut être recyclé plusieurs fois, mais pas indéfiniment, car :
- A. il se transforme en thermodurcissable dès la deuxième refonte
- B. la loi interdit de refondre un plastique plus de trois fois
- C. ses chaînes de molécules se dégradent à chaque refonte
- D. il devient conducteur après chaque passage
Réponse
C. ses chaînes de molécules se dégradent à chaque refonte — La matière perd peu à peu ses qualités ; on la mélange souvent à du plastique neuf.
Un objet en acier inoxydable n'est pas attiré par un aimant. On peut en conclure :
- A. que ce n'est pas un métal mais un plastique métallisé
- B. que c'est forcément de l'aluminium
- C. qu'il ne contient aucune trace de fer
- D. que certains inox ne sont pas magnétiques
Réponse
D. que certains inox ne sont pas magnétiques — Certains aciers inoxydables, très utilisés en cuisine, ne sont pas attirés par l'aimant : le test de l'aimant ne suffit pas.
Un emballage porte un triangle fléché avec le chiffre 1 et le sigle PET. Il indique :
- A. le type de plastique, pour faciliter le tri
- B. que l'objet a déjà été recyclé une fois auparavant
- C. que l'objet est fabriqué en France
- D. que l'objet est biodégradable en un an
Réponse
A. le type de plastique, pour faciliter le tri — Le code 1 désigne le PET ; il renseigne sur la matière, pas sur un recyclage déjà fait.
On remplace une pièce en acier de 900 g par la même pièce en aluminium (acier 7,8 g/cm³ ; aluminium 2,7 g/cm³). Sa nouvelle masse est d'environ :
- A. 2 600 g
- B. 312 g
- C. 900 g
- D. 333 g
Réponse
B. 312 g — V = 900 / 7,8 ≈ 115,4 cm³ ; m = 2,7 × 115,4 ≈ 312 g. Diviser 900 par 2,7 est une erreur.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
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