L'énergie et ses conversions - 3e

Energie potentielle

Exercice 1 : Problème sur l'énergie mécanique (jet de projectile)

Un jouet tire des projectiles en mousse avec une vitesse de \( 19,3m / s \).
Les balles en mousse sont des sphères de diamètre \( 14cm \) et de masse \( 76g \).
On rappelle que la valeur de l'accélération normale de la pesanteur est : \( g = 9,81N / kg \)

En négligeant les frottements, déterminer la hauteur maximale à laquelle le jouet peut projeter une balle si l'on tire à la verticale.
On donnera un résultat arrondi à \( 0,1m \), et suivi de l'unité qui convient.

On remplace les projectiles par des balles de diamètre \( 4cm \) et de masse \( 14g \).
On suppose que l'énergie cinétique transmise aux balles est la même que dans l'expérience précédente,

Déterminer la nouvelle hauteur maximale à laquelle on peut envoyer les balles en tirant à la verticale.
On donnera un résultat arrondi à \( 0,1m \), et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 2 : Variation d'énergie potentielle

Un marcheur de montagne de \( 78 kg \) démarre à une altitude de \( 2250 m \), et finit sa marche au bout de \( 8 h03 \) à \( 1320 m \) d'altitude. Il a parcouru pendant sa journée \( 25 km \).
On considère que l'intensité de pesanteur vaut \( g = 9,81 m\mathord{\cdot}s^{-2} \).

Déterminer la variation d'énergie potentielle sur cette journée.
On donnera le résultat arrondi à \(0,1kJ\) et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 3 : Énergie potentielle de position d'un objet (rappel de la formule de l'Epp)

Un objet de \( 217g \) tombe d'une hauteur de \( 60,1cm \).

    Données et formules :
  • - Intensité de la pesanteur : \( g = 9,81 \: N/kg \)
  • - Formule de l'énergie potentielle de position : \( E_p(J) = m(kg) \times g(N/kg) \times h(m) \)
Déterminer l'énergie potentielle de position de l'objet au début de sa chute.
On donnera le résultat arrondi au \( mJ \), et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 4 : Énergie potentielle de position d'un objet (sans rappel de la formule de l'Epp)

Un objet de \( 324g \) tombe d'une hauteur de \( 73,2cm \).

En prenant une valeur de \( g = 9,81 \: N/kg \), déterminer l'énergie potentielle de position de l'objet au début de sa chute.
On donnera le résultat arrondi au \( mJ \), et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 5 : Déterminer l'énergie potentielle de l'eau retenue par un barrage

On étudie l'énergie potentielle stockée par le Barrage de Vezins.

Données :
  • Hauteur de la retenue d'eau : \( 73,7m \)
  • Volume d'eau de la retenue : \( 22\:100\:000m^{3} \)
  • Gigajoule : \( 1\:GJ = 1\:000\:000\:000\:J \)
  • Accélération normale de la pesanteur : \( 9,81N / kg \)
Déterminer la différence d'énergie potentielle d'un litre d'eau entre le haut et le bas de la retenue d'eau.
On donnera un résultat arrondi à \( 1 J \), et suivi de l'unité qui convient.

Le barrage retient l'eau dans un lac en hauteur. Ce barrage a un volume de retenue d'eau de \( 22\:100\:000m^{3} \).

Déterminer l'énergie potentielle contenue dans le lac. On négligera la profondeur du lac, c'est à dire qu'on supposera que toute l'eau se situe à la même altitude.
On donnera arrondi à \( 1 GJ \), et suivi de l'unité qui convient.
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False