Alban du Plessis Energie mécanique

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Séquence 11 : énergie mécanique Cours niveau troisième

Objectifs :

- Savoir qu’un objet possède une énergie de position au voisinage de la Terre - Savoir que l’énergie mécanique est la somme des énergies de position et

cinétique Voir également votre manuel pages 135 à 141. Rappels : ce que vous savez déjà

- la masse correspond à une quantité de matière, elle s’exprime en kilogrammes (kg)

- l’énergie cinétique s’exprime en joules (J) - la formule de l’énergie cinétique est Ec= ½ mv2 avec m la masse en

kg et v la vitesse en m/s - on ne peut pas créer de l’énergie mais on peut convertir l’énergie d’une

forme en une autre.

Définition Vitesse : distance parcourue par unité de temps. L’unité de la vitesse est le mètre par seconde (m/s). Un objet se déplaçant à 5 m/s parcours 5 mètres chaque seconde. Energie cinétique : l’énergie cinétique est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement. On la note Ec et elle s’exprime en joules. Energie de position : l’énergie de position est l’énergie que possède un corps du fait de son élévation. On la note Ep et elle s’exprime en joules. Energie mécanique : l’énergie mécanique est la somme de l’énergie cinétique et de l’énergie de position. On la note Em et elle s’exprime en joules. Situation Cécile Ansieu fait un saut à l’élastique. Lorsqu’elle s’élance dans le vide, sa vitesse augmente rapidement (avant qu’elle ne soit ralentie par l’élastique). En gagnant de la vitesse, Cécile gagne de l’énergie cinétique. D’où provient l’énergie cinétique gagnée par Cécile ? Réponse :

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L’énergie de position Ep L’énergie de position est l’énergie que possède un corps du fait de sa hauteur. On note l’énergie de position Ep et comme toutes les énergies, elle s’exprime en joules (J). L’énergie de position dépend donc de la hauteur de l’objet, plus il est haut, plus son énergie de position est importante. Cette énergie peut-elle dépendre d’autre chose ? Quelle expérience simple pourrait le mettre en évidence ? Réponse :

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Conclusion :

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On retient : L’énergie de position dépend de :

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L’énergie de position est une réserve d’énergie qui se manifeste quand elle est convertie en énergie cinétique. A noter : Un joule correspond à l’énergie d’une masse de 100g tombant d’un mètre. Faire exercice 14 page 145 L’énergie de position d’un objet :

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L’énergie mécanique Em L’énergie mécanique Em est la somme de l’énergie de position Ep et de l’énergie cinétique Ec. Elle s’exprime en joules. On a donc : . Em = Ep + Ec .

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En absence de frottements, l’énergie mécanique se conserve. Lorsque l’énergie de position diminue, l’énergie cinétique augmente et l’énergie mécanique reste la même. De même, lorsqu’on lance un objet en l’air, sa hauteur augmente et sa vitesse diminue : son énergie cinétique est alors convertie en énergie de position, son énergie mécanique reste la même. Faire exercice 19 page 146 Quand on lâche une balle d’une certaine hauteur :

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Faire exercice 23 page 146 L’erreur commise :

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Le cas du barrage hydraulique

S

Mon but est d’optimiser ma descente pour arriver au sommet S.

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Quel type d’énergie possède l’eau au niveau du lac de retenue ?

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Quel type d’énergie possède l’eau au niveau de la turbine ?

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Que se passe-t-il au niveau de la conduite forcée ?

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A quoi sert le couple turbine / alternateur.

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Faire exercice 26 page 147 Un grêlon a une masse de 8g, il frappe le sol à la vitesse de 20 m/s.

1- Les dégâts que peut occasionner un tel grêlon sont importants car ……………

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2- Energie cinétique du grêlon lorsqu’il touche le sol :

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3- L’énergie cinétique du grêlon est dû à ……………………………………………...

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Faire exercice 28 page 148 « A 60 km/h, la violence d’un choc équivaut à une chute verticale du haut d’un immeuble de 5 étages » 1- Ce message de la prévention routière compare ……………………………………

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2- Energie cinétique d’une personne de 65 kg à 60 km/h : ………………………………………………………………………………………………

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3- Energie de position de cette personne en haut d’un immeuble de 5 étages :

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4- Le nombre d’étages n’est pas proportionnel à la vitesse car ……………………

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A retenir :

- Tout objet au voisinage de la Terre a une énergie de position Ep qui dépend de son altitude et de sa masse

- Tout objet en mouvement a une énergie cinétique Ec qui dépend de sa vitesse et de sa masse

- L’énergie mécanique Em est la somme de l’énergie de position et de l’énergie cinétique

- En absence de frottement, l’énergie mécanique est constante - Lors d’une chute, l’énergie de position est convertie en énergie cinétique - Une énergie s’exprime en joules (J) - On ne peut pas créer de l’énergie mais on peut convertir l’énergie d’une

forme en une autre QCM d’entrainement : Vrai Faux 1 la formule de l’énergie cinétique est Ec= ½ mv2 avec m la masse en kg et v la

vitesse en m/s

2 On peut convertir de l’énergie de position en énergie cinétique 3 On peut convertir de l’énergie cinétique en énergie de position 4 Un objet au repos n’a pas d’énergie 5 Un lac de barrage hydraulique est une ‘’réserve d’énergie de position’’ 6 Plus un objet est haut, plus son énergie de position est importante 7 Une balle de golf et une balle de ping-pong placées à une même hauteur ont la

même énergie de position

8 Lors d’une chute, l’énergie de position diminue donc l’énergie mécanique diminue

9 L’énergie de position s’exprime en joules (J) 10 En cas de frottements, l’énergie mécanique diminue Fin