Energie de position - Energie cinétique

Physique – Chimie
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Energie de position - Energie cinétique
Objectifs
o Identifier le rôle du poids et de la hauteur d’un objet par rapport à un plan de référence
dans l’énergie de position
o Découvrir comment l’énergie cinétique d’un objet, sa masse et sa vitesse sont liées
ACTIVITE 1 : L’énergie de position d’un solide
1. Influence de la hauteur du solide par
rapport à un plan de référence
On dispose d’une bille en acier qui sera lâchée
de différentes hauteurs dans un tube
transparent vertical dont la partie inférieure est
munie latéralement de bandes de mousse pour
freiner et arrêter la bille.
Noter la distance parcourue par la bille entre
les bandes de mousse au moment de son arrêt
en fonction de la hauteur h du lâcher.
Hauteur h (cm)
Distance parcourue par
la bille dans la mousse
avant son arrêt (cm)
h1 = 15
h2 =30
h3 = 45
D1 = ………..
D2 = ………..
D3 = ………..
Comparer l’évolution des distances d’arrêt dans la mousse avec celle des hauteurs de chute.
Compléter alors la phrase suivante :
La distance d’arrêt d’une bille de masse donnée dans la mousse est d’autant plus grande que sa
position initiale au-dessus de la mousse est ……………
2. Influence du poids du solide
Réaliser la même expérience avec des billes de volume identique mais de poids différents - une bille en
aluminium de masse 40g et une bille en acier de masse 110g - qui seront lâchées d’une même hauteur
h =15 cm
Noter vos résultats dans le tableau ci-dessous et compléter la dernière ligne par
la mesure réalisée.
Nature de la bille ;
Poids (N)
Distance parcourue par
la bille dans la mousse
avant son arrêt (cm)
Aluminium ;
P1 = 0,4 N
Acier ;
P2 = 1,1 N
D1 = …………
D2 = ………..
Comparer l’évolution des valeurs des poids des billes et celle de leurs pénétrations dans la mousse.
Compléter alors la phrase suivante :
Pour des billes de poids différents tombant de la même hauteur, la pénétration dans la mousse est
d’autant plus ………………… que le poids de la bille est ……………….
3. Conclusion :
La bille possède de l’………… puisqu’elle peut fournir une « action » qui consiste ici à
déformer la mousse.
On appelle « énergie de position » notée Ep, l’énergie que possède un objet à cause de son
………… et de sa ………… par rapport au sol.
L’énergie de position d’un objet est d’autant plus élevée que sa ……….. au-dessus du sol est
importante et que son ………. est élevé.
Tant que la bille ne tombe pas, cette énergie est en réserve dans la bille. Elle se manifeste lors de la
chute en se transformant, lors du choc, en énergie de déformation
ACTIVITE 2 : L’énergie de mouvement ou énergie cinétique
1. Influence de la masse
On dispose d’un mobile de masse « m » qui sera lâché
sur un plan incliné à partir d’une hauteur h constante
par rapport au plan horizontal.
Ce mobile passe devant un capteur de vitesse sur la
partie horizontale du dispositif avant de percuter un
obstacle qui recule proportionnellement à l’énergie
transmise par le mobile.
Il me reste la photo à faire j’ai le matériel mais
pas le temps matériel !
Noter la vitesse du mobile et le recul de l’obstacle
dans le tableau ci-dessous.
Partant de la même hauteur h, lâcher maintenant un mobile de masse « 2m ».
Compléter le tableau de résultats.
Masse du mobile
Hauteur de chute (en m)
Vitesse avant l’impact v (m/s)
Recul de l’obstacle (en cm)
«m»
0,10
v1 = …………
R1 = …………
«2m»
0,10
v2 = ……..
R2 = ………
Comparer le recul de l’obstacle et la valeur de la masse du mobile. Que constate-t-on ?
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………….…………………….
Quelle relation existe-t-il entre la valeur de la masse du mobile et son énergie cinétique pour une même
vitesse ?
………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………….……………………………….
2. Influence de la vitesse
Reprendre le mobile de masse « m » et le lâcher d’une hauteur h = 40 cm. Noter les résultats dans la
seconde colonne du tableau ci-dessous dont les deux premières cases de la première colonne
correspondent à celles de la première colonne du tableau précédent.
Masse du mobile
Hauteur de chute h
(m)
Vitesse v avant
l’impact (m/s)
Vitesse au carré v²
(m/s)²
Recul de l’obstacle
(cm)
m
0,10
m
0,40
v1 = …………
v2 = ………..
v12 = …………
v22 = ………..
R1 = ………..
R2 = ………..
Comparer le recul de l’obstacle et la vitesse du mobile. Que constate-t-on ?
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………..
Comparez le recul de l’obstacle et la vitesse au carré du mobile. Que constatez-vous ?
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………..
Quelle relation existe-t-il entre la valeur du carré de la vitesse d’un solide de masse donnée et son énergie
cinétique ?
………………………………………………………………………………………………………………
3. Conclusion :
On appelle « énergie cinétique » notée Ec, l’énergie qu’un objet possède du fait de son
mouvement, donc grâce à sa vitesse mais aussi à sa masse.
L’énergie cinétique est ………………… à la masse du mobile.
L’énergie cinétique n’est pas ………………….. à la vitesse, mais est proportionnelle au
…………… de la vitesse.
Des calculs plus approfondis montrent que Ec = 1/2 m.v2 avec Ec exprimée en joules (J), m exprimée
en kilogrammes (kg) et v exprimée en mètres par seconde (m/s)