G_2_td_ener_extraits_bac

Chap A.1 Energétique
Compilation de sujets de bac
1°) Bacf1042
On s’intéresse au coût de l’alimentation électrique d’une usine qui absorbe une puissance de
100 MW.
a) Calculer l’énergie consommée pendant une journée de 24 heures (en kilowatt-heure et en
Joule).
b) En déduire le coût d’une journée de fabrication en euro si EDF facture le kilowatt-heure à
3x10-4 €
2°)Bacf1041
Etude du couple nécessaire à la rotation du panneau solaire.
Le panneau solaire est en rotation sur l'un de ses côté (servant d'axe de rotation) directement
lié à la sortie du réducteur. On donne :
Longueur du panneau L = 1 m.
Masse du panneau M = 2 kg.
l'accélération terrestre g = 9,81 N / kg.
a)Calculer le poids P du panneau solaire.
b)Démontrer que l'expression littérale du moment du couple résistant Tp du panneau est :
M .g .L. cos 
Tp 
2
c)Pour quelle valeur de l'angle  le couple résistant du panneau Tp sera-t-il maximum ?
d)Sachant que le couple de sortie du réducteur est TR = 11 N.m, montrer que le panneau peut
être relevé par l'ensemble moteur-réducteur quelque soit l'angle .
3°)Bacf1031
Pour permettre au scooter de fonctionner dans de bonnes conditions, le moteur devra
fournir, en charge nominale, une puissance utile minimale de 1 000 W à 4 300 tr/min sur
terrain plat.
On se propose de vérifier cette exigence et de calculer l'autonomie du scooter.
a) A la vitesse de 45 km. h-1 sur terrain plat, l'intensité F de la force motrice est égale à 80 N
Calculer la puissance mécanique Pu nécessaire à la propulsion du scooter. Montrer que
ce résultat est conforme à l'exigence du constructeur.
b) La capacité Q de la batterie est égale à 100 A.h (elle peut fournir 100 A pendant 1 heure
ou 50 A pendant 2 heures). A la vitesse Vsc = 45 km.h-1 sur terrain plat, on relève un
courant absorbé par le moteur d'entraînement de 100 A. Quelle est alors l'autonomie
kilométrique du scooter (distance maximale possible) à cette vitesse ?
Bernaud J
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Chap A.1 Energétique
Compilation de sujets de bac
c) La recharge de la batterie dure 2 heures. Pendant cette opération, la batterie est alimentée
sous une tension de 21 V et est traversée par un courant d'intensité 50 A. Calculer
l'énergie fournie par le chargeur (en kW.h).
4°)Bacf1024
Un moteur électrique entraîne un tapis roulant par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesse.
Energie
électrique
Moteur
Réducteur
Tapis roulant
La vitesse angulaire R de sortie du réducteur est de 10 rad/s.
La vitesse linéaire du tapis roulant est de 3 m/s.
On admettra que le déplacement du tapis nécessite une force de 1000 N dont le point
d’application se déplace avec lui.
Le rapport r du réducteur de vitesse est défini par : r = M / R (M étant la vitesse angulaire
du moteur). On donne : r = 10. Le rendement de ce réducteur est de 75%.
Calculer :
1°) la puissance PT nécessaire au tapis roulant ;
2°) le couple TR nécessaire à l’entraînement du tapis roulant ;
3°) la vitesse angulaire de rotation M du moteur en rad/s ;
4°) la puissance utile du moteur PU.
5°)Bacf1988 :Bilan énergétique d’un moteur associé à un réducteur mécanique
Un moteur électrique est utilisé pour soulever un objet d’un poids de 480 N. Il tourne à la
fréquence de rotation de 1700 tr.min-1 et il fournit une puissance mécanique de 360 W à
l’entrée du réducteur.
L’objet est remonté à une vitesse constante de 0,45 m.s-1.
a) Calculer la puissance mécanique que l’on doit fournir pour soulever cette charge.
b) En déduire le rendement mécanique du réducteur.
c) Sous quelle forme est perdue, par le réducteur, l’énergie non utilisée pour soulever
l’objet ?
d) Calculer cette puissance perdue pTH.
e) Le réducteur présente une résistance thermique moyenne RTH = 0,31 °C.W-1. La
température ambiante est a = 20 °C. Calculer la température moyenne  atteinte par le
réducteur sachant que  - a = RTH.pTH.
Bernaud J
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