Conservation de l'énergie mécanique
Aspects énergétiques des phénomènes mécaniques - Physique-Chimie Spécialité
Exercice 1 : Exprimer la vitesse maximale de la masse d'un pendule avec l'E_méca (l fil, angle et g ou P et m pour application num)
Un pendule simple est constitué d’un solide ponctuel de masse \( m \) oscillant à l’extrémité d’un fil inextensible, de masse négligeable et de longueur \( l \), attaché à un point fixe \( O \).
Sur une planète inconnue, on écarte le fil d’un angle \( \alpha \) par rapport à la verticale et on le lâche du point \( A \)
sans vitesse initiale.
Tous les frottements sont négligeables.
Établir l’expression de la vitesse \( v \) du solide lorsqu’il passe par sa position la plus basse
(point \( B \)) en fonction de l'intensité du champs de pesanteur \( g \), de l’angle \( \alpha \) et de la
longueur \( l \) du fil.
On a les données suivantes :
- Poids du solide : \( P = 0,8 N \)
- Masse du solide : \( m = 150 g \)
- Longueur du fil : \( l = 68 cm \)
- \( \alpha = 66° \)
Faire l’application numérique avec ces données.
On donnera un résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera un résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 2 : Calculer avec la conservation de l'E_m la vitesse d'impacte au sol d'une balle de service (m, h, v_initiale)
Un terrain de jeu de balle est un rectangle de longueur \( 23,7 m \) et de largeur \( 8,4 m \).
Il est séparé en deux dans le sens de la largeur par un filet dont la hauteur est \( 1,1 m \).
Lorsqu’un joueur effectue un service, il doit envoyer la balle dans une zone comprise entre le filet et une ligne située à \( 6,5 m \) du filet.
On étudie un service du joueur placé au point \( O \).
Un joueur lance la balle verticalement et la frappe avec sa raquette en un point \( D \) situé sur la verticale de \( O \) à la hauteur \( H = 1,95 m \).
La balle part alors de \( D \) avec une vitesse de valeur \( v_{0} \) = \( 127 km\mathord{\cdot}h^{-1} \).
La balle de masse \( m = 53,9 g \) sera considérée comme ponctuelle et on considérera que l’action de l’air est négligeable.
On considère que l'intensité de pesanteur vaut \( g = 9,81 m\mathord{\cdot}s^{-2} \) et que l'origine des potentiels est à l'altitude du point \( O \).
Calculer la variation d’énergie potentielle de la balle entre l’instant où elle quitte la raquette et l’instant où elle touche le sol.
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
Il est séparé en deux dans le sens de la largeur par un filet dont la hauteur est \( 1,1 m \).
Lorsqu’un joueur effectue un service, il doit envoyer la balle dans une zone comprise entre le filet et une ligne située à \( 6,5 m \) du filet.
On étudie un service du joueur placé au point \( O \).
Un joueur lance la balle verticalement et la frappe avec sa raquette en un point \( D \) situé sur la verticale de \( O \) à la hauteur \( H = 1,95 m \).
La balle part alors de \( D \) avec une vitesse de valeur \( v_{0} \) = \( 127 km\mathord{\cdot}h^{-1} \).
La balle de masse \( m = 53,9 g \) sera considérée comme ponctuelle et on considérera que l’action de l’air est négligeable.
On considère que l'intensité de pesanteur vaut \( g = 9,81 m\mathord{\cdot}s^{-2} \) et que l'origine des potentiels est à l'altitude du point \( O \).
Calculer la variation d’énergie potentielle de la balle entre l’instant où elle quitte la raquette et l’instant où elle touche le sol.
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
Calculer l’énergie cinétique de la balle lorsqu’elle part de \( D \).
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
Calculer l’énergie mécanique de la balle en \( D \).
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
En déduire la valeur de l’énergie mécanique de la balle en \( B \).
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
Calculer la valeur de la vitesse de la balle lorsqu’elle frappe le sol.
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs en \( km \cdot h^{-1} \) et suivie de l'unité.
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs en \( km \cdot h^{-1} \) et suivie de l'unité.
Exercice 3 : Calculer des variations d'énergie mécanique pour une skieuse sur une piste (donnée : m, v_initiale, dénivelé, v_finale)
Dans tout l'exercice, les mouvements sont étudiés dans le référentiel terrestre.
On donnera la réponse avec 2 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
Une skieuse, de masse \( m = 58 kg \) avec son équipement, s'élance depuis le haut d'une piste avec une vitesse initiale \( v_{0} = 2,4 m\mathord{\cdot}s^{-1} \).
Le dénivelé total de la piste est de \( 130 m \).
On considère que l'intensité de pesanteur est la même du haut au bas de la piste, et vaut \( g = 9,8 m\mathord{\cdot}s^{-2} \).
On donnera la réponse avec 2 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
En prenant le bas de la piste comme origine des potentiels, déterminer l'énergie potentielle de pesanteur \( E_{pp0} \) de la skieuse.
On donnera la réponse avec 2 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
On donnera la réponse avec 2 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
En bas de la piste, la skieuse possède une vitesse \( v_{1} = 57 km\mathord{\cdot}h^{-1} \).
Calculer l'énergie cinétique \( E_{c1} \) de la skieuse en bas de la piste.On donnera la réponse avec 2 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
En conservant le bas de la piste comme origine des potentiels, que vaut désormais son énergie potentielle de pesanteur \( E_{pp1} \) ?
On donnera la réponse avec 2 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
On donnera la réponse avec 2 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
Déterminer la variation de l'énergie mécanique \( \Delta E_{m} \) de la skieuse entre le haut et le bas de la piste.
On donnera la réponse avec 2 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
On donnera la réponse avec 2 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
Quel facteur explique cette variation ?
Si l'énergie mécanique était restée constante, quelle aurait été la vitesse \( v_{2} \) de la skieuse à son arrivée en bas de la piste ?
On donnera la réponse en \(km.h^{-1}\), avec 2 chiffres significatifs.
On donnera la réponse en \(km.h^{-1}\), avec 2 chiffres significatifs.
Exercice 4 : Vocabulaire - Énergie (mécanique, cinétique, potentielle), forces (conservative/non conservative, resistante/motrice), travail
Comment s’appelle la somme de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle d’un corps ?
Exercice 5 : Calculer avec l'E_méca la hauteur max d'une balle lancée verticalement (v_initiale, m)
Dans cet exercice, on néglige les frottements et on considère que l'accélération normale de la pesanteur vaut \( 9,81 m\mathord{\cdot}s^{-2} \).
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Un pistolet en mousse tire des projectiles avec une vitesse de \(22 m\mathord{\cdot}s^{-1}\).
Les balles en mousse sont des sphères de diamètre \(8 cm\) et de masse \(72 g\).
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
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Nos exercices sont conformes aux programmes de l'Éducation Nationale de la 3e à la Terminale. Kwyk permet aux élèves d'aborder les notions les plus importantes en Physique-Chimie comme l'étude des ondes et de l'optique, l'organisation et la transformation de la matière, la conservation et les transferts d'énergie et les lois de l'électricité. Les élèves peuvent travailler sur l'étude du mouvement avec des exercices de mécanique et de cinétique. Kwyk propose également de nombreux exercices d'entraînement sur les conversions et la manipulation des unités, l'écriture scientifique et l'utilisation des chiffres significatifs.
Nos exercices sont proposés sous forme de réponse libre et/ou de QCM. Afin d'assurer un entraînement efficace et pertinent aux élèves, chaque exercice est généré avec des valeurs aléatoires. Tous les ans, de nouvelles annales du brevet des collèges et du baccalauréat sont mises en ligne sur www.kwyk.fr. Les élèves peuvent s'entraîner grâce aux devoirs donnés sur Kwyk par leurs professeurs et aux devoirs générés par notre outil utilisant l'IA mais aussi grâce aux différents modules de travail en autonomie mis à disposition sur leur espace personnel.
Avec Kwyk, vous mettez toutes les chances de succès du côté des élèves.
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