Conservation de l'énergie mécanique
Aspects énergétiques des phénomènes mécaniques - Physique-Chimie Spécialité
Exercice 1 : Calculer avec l'E_méca la hauteur max d'une balle lancée verticalement (v_initiale, m)
Un pistolet en mousse tire des projectiles avec une vitesse de \(19 m\mathord{\cdot}s^{-1}\).
Les balles en mousse sont des sphères de diamètre \(11 cm\) et de masse \(74 g\).
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 2 : Calculer avec l'E_méca des vitesses et des altitudes d'un wagon de montagne russe (v_initiale, h_initiale, % de pertes thermiques)
Le rail exerce des forces de friction durant le mouvement.
L’origine de l’énergie potentielle de pesanteur est prise au niveau du sol au point \( B \).
On considère que l'intensité de pesanteur vaut \( g = 9,81 m\mathord{\cdot}s^{-2} \) et que les frottements ne sont pas négligeables. On utilisera les valeurs exactes pour faire le calcul, qu'on arrondira au dernier moment.
Calculer l'énergie potentielle de pesanteur au départ du wagon au point \( A \).
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.
On donnera la réponse avec \( 3 \) chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
Exercice 3 : Calculer l'E_pot d'un barrage et calculer sa puissance produite (hauteur, volume d'eau, débit, rendement)
On s'intéresse au barrage Barrage des Cammazes qui a une retenue d'eau de \( 737\mbox{,}1\:\text{m} \).
- Hauteur de la retenue d'eau : \( 737\mbox{,}1\:\text{m} \)
- Volume d'eau de la retenue : \( 22\:560\:000\:\text{m}^{3} \)
- Accélération normale de la pesanteur : \( 9\mbox{,}81\:\text{N} / \text{kg} \)
- On considère qu'une année est composée de \( 365 \) jours.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Ce barrage a un volume de retenue d'eau de \( 22\:560\:000\:\text{m}^{3} \).
Déterminer l'énergie potentielle contenue dans le lac. On négligera la profondeur du lac.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Déterminer la puissance associée à la chute de l'eau.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Le rendement est le rapport entre la puissance électrique produite et la puissance associée à l'énergie mécanique de l'eau.
Déterminer la puissance électrique produite par la centrale avec ce débit.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Déterminer en watts la puissance consommée en moyenne sur l'année par un Français.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs.
Exercice 4 : Utiliser la conservation de l'E_m pour étudier un saut à la perche (m, v_initiale ou hauteur passée)
Lors du saut à la perche, un perchiste doit prendre une course d’élan pour sauter le plus haut possible.
Quand il plante sa perche à l’issue de sa course, il transfert son énergie cinétique à la perche sous forme d’énergie potentielle élastique.
Celle-ci est ensuite restituée au cours de son ascension sous forme d’énergie potentielle de pesanteur.
On s’intéresse à un perchiste de masse \(65,0 kg\) dont la vitesse en fin de course est de \(30,0 km/h\).
On rappelle que la valeur de l'accélération normale de la pesanteur est : \( g = 9,81 m\mathord{\cdot}s^{-2}\)
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On assimile le perchiste à son centre de gravité.
On estime qu’il se situe à \(1,1m\) du sol à la fin de sa course et à la hauteur de la barre au moment où il la franchit.
On considère que la totalité de l’énergie cinétique est transférée sous forme d’énergie potentielle de pesanteur.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat en \(m/s\) avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 5 : Calculer la vitesse d'arrivée au sol d'une balle de tennis lancée verticalement (données : m, altitude, v_initiale, W frottement)
Une balle de tennis de masse \(50 g\) est lancée de haut en bas depuis un point d’altitude \(y_a = 5,2 \times 10^{1} cm\) avec une vitesse \(5,0 \times 10^{-1} m\mathord{\cdot}s^{-1}\).
On rappelle que la valeur de l'accélération normale de la pesanteur est : \( g = 9,81 m\mathord{\cdot}s^{-2} \)
On donnera le résultat en \( m / s \), avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
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.
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