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Chapitre 5 : Energie & Puissance

Activité 1

Activité 4

Activité 2

Activité 3

Exercices

L'énergie cinétique

L'automobiliste n'échappe pas aux lois de la physique. Tout corps en mouvement accumule de l'énergie. En cas de choc, l'énergie cinétique dégagée croît en fonction de la masse du véhicule et de sa vitesse initiale. La gravité des traumatismes occasionnés sur le corps humain s'accroît en conséquence.

Correction

Cours

Je retiens


Pour mettre un objet en mouvement, il faut appliquer une force. Et lorsque le point d'application de cette force se déplace on dit que la force travaille : il y a transfert d'énergie.


L’énergie associée à un objet en mouvement est l’énergie cinétique. Elle s'exprime en joule (J) et dépend de la masse (kg) et de la vitesse (m/s) de l'objet.


Ec = 1/2 x m x v²


L'énergie cinétique peut être transférée d'un objet à un autre mais peut également être transformée dans une autre forme d'énergie (énergie thermique, énergie mécanique …)

1. En agglomération : 50 km/h

Sur route : 80 km/h

Sur autoroute : 130 km/h

2.

3. On sait que dréaction = v x tréaction

avec v = 80 km/h ou 22,22 m/s (/3600x1000 --> /3,6)

et t = 1s soit 0,000278 h (1/3600)

Donc d = 80 x 0,000278 = 0,023 km = 23 m

Ou d = 22,22 x 1 = 22,22 m


4. Oui cette valeur est cohérente car la valeur trouvée se trouve bien entre les valeurs de distance de réaction du document (20 m pour 70 km/h et 25 m pour 90 km/h)


5. L’alcool, la fatigue, les médicaments, la drogue, la météo, le téléphone, le manque de concentration …


6. Plus le temps de réaction est long, plus la distance d’arrêt est importante. Donc attention danger.


7. On sait que Ec = 1/2 x m x v²

avec m = 1000 kg

et v = 50/3,6 = 13,8 m/s


Donc Ec = 1/2 x 1000 x (50/3.6) ² = 1/2 x 1000 x 13,8 ² = 96 450 J = 96,45 kJ


8. Donc Ec’ = 1/2 x 1000 x (100/3.6) ² = 1/2 x 1000 x 28 ² = 392 000 J = 392 kJ


9. La vitesse a été multipliée par 2 : 50 x 2 = 100

et l’énergie a été multipliée par 4 : 96,45 x 4 = 386


10. Le choc est 4 fois plus violent car l’énergie transmise lors de l’impact est 4 fois plus importante à 100 km/h qu’à 50 km/h

L'énergie potentielle

Lorsque qu’un objet est en mouvement, il possède de l’énergie cinétique qu’il peut transmettre lors d’un choc par exemple.


Si cet objet se trouve au départ immobile et en hauteur, il possède une autre forme d’énergie : de l’énergie potentielle de position (ou de pesanteur).

Plus l’objet sera haut, plus il possédera de l’énergie potentielle de position qui se convertira au cours de sa chute en énergie cinétique.

Correction

Cours

Rappel : g est l'intensité de pesanteur terrestre : g = 9,8 N/kg

Je retiens


L’énergie associée à un objet immobile et en hauteur est l’énergie potentielle de position. Elle s'exprime en joule (J) et dépend de la masse (kg), de l'intensité de pesanteur (N/kg) et de la hauteur (m) de l'objet.


Ep = m x g x h


Au cours de la chute de l’objet, l’énergie potentielle de position se convertit en énergie cinétique car l’énergie se conserve : toute diminution d’un type d’énergie s’accompagne d’une augmentation d’un autre type d’énergie.


L’énergie est mécanique est la somme des deux énergies cinétique et potentielle. Ainsi on peut écrire Ep + Ec = Em. Par conséquent, l’énergie mécanique reste constante au cours de la chute d’un objet.

1. On sait que donc m =x V = 2600 x 0,9 = 2340 kg


2. On sait que Ep = m x g x h = 2340 x 10 x 35 = 819 000 J

(On arrondit g = 9,8 N/kg à 10 N/kg pour simplifier les calculs)


3. Au début de la chute, le rocher est immobile, il possède alors une énergie potentielle de 819 000 J. A ce moment là, il n’a pas de vitesse donc pas d’énergie cinétique. En revanche au cours de sa chute, l’énergie potentielle se convertit en énergie cinétique. A la fin de la chute, le rocher tombera sur la voiture avec une énergie cinétique de 819 000 J


4.

5. Au moment de l’impact Ec = 819 000 J


6.

7. V = 26,4 m/s = 26,4 x 3,6 = 95 km/h


8. A une telle vitesse, c’est peu probable.

Conversion d'énergie

Correction

Cours

Différentes centrales électriques

Je retiens


□ Une forme d’énergie peut être convertie en une autre forme d’énergie.

Exemple : conversion d’énergie potentielle de position en énergie cinétique lors de la chute verticale d’un objet.

□ L’énergie peut être également être transférée si la forme d’énergie reste la même.

□ L’énergie se conserve : elle ne disparait pas, elle n’apparait pas, elle se transforme d’une forme à une autre forme.

□ Une énergie ne se convertie généralement pas en totalité en une seule autre forme d’énergie. Très souvent une seconde forme d’énergie est produite (appelée énergie perdue ou dissipée. Ex : l’énergie thermique)

□ On représente une conversion d’énergie par une chaîne énergétique.

1. Faire un tableau pour classer les deux types de sources d’énergie utilisées pour fabriquer de l’énergie.

Sources d’énergie renouvelables

Sources d’énergie non renouvelables

Eau

Soleil

Vent

Géothermie

Biomasse - aliments

Charbon

Pétrole

Gaz

Uranium

2. Citer au moins 5 formes d’énergies. Energie thermique, lumineuse, cinétique, potentielle, chimique

3. Quels sont les types de centrales présentés ? Centrales thermique, nucléaire, hydraulique et éolienne

4. Classer ces centrales en deux familles. Expliquer. Centrale à source d’énergie renouvelable (hydraulique et éolienne) et centrale à source d’énergie non renouvelable (thermique et nucléaire). En effet le charbon et l’uranium sont des ressources qui s’épuisent plus vite qu’elles ne se créent sur Terre. En revanche, l’eau et le vent sont des ressources inépuisables sur Terre. A préciser que les centrales utilisant des ressources non renouvelables type gaz, charbon, pétrole sont très polluantes et contribuent fortement au réchauffement climatique.

5. Quel est l'élément commun à toutes les centrales présentées ? L’alternateur. Son rôle est de convertir une énergie thermique, cinétique… en énergie électrique.

6. Recopier et compléter la chaine énergétique de l’éolienne (voir icônes du Génially).



Cliquez : Vidéo du fonctionnement d'une centrale éolienne


Correction

Cours

Energie et puissance

* 1 ch = 1 cheval vapeur (unité de la puissance) = 735,5 W

On dit qu’un moteur est puissant lorsqu’il permet au véhicule (voiture, moto, bus …) d’accroître rapidement son énergie cinétique, donc sa vitesse. La puissance du moteur correspond alors à l’énergie maximale qu’il peut fournir en une seconde.

Je retiens


L’énergie et la puissance sont reliées par la relation suivante : E = P x t


Cette relation est particulièrement employée en électricité pour calculer la consommation électrique d’un dipôle (une lampe par exemple). Mais elle peut également être employée en mécanique. Selon le domaine, les unités seront différentes :

Energie cinétique :

Energie potentielle :

Conversion d'énergie :

Energie et Puissance :

Ex 1


Ex 1

Ex 1


Ex 1

Ep = m x g x h = 4 x 9,8 x 7 = 274,4 J

Ex 2


EDIT : Attention erreur réponse 1 !!

Ec = 168 437 J

Ex 2

Ex 2

Ex 2

Ex 3


Ex 3

Ex 3

Ex 3

Correction des exercices