Exercice 7 p

Corrections des exercices 12, 16 et 26 du livre p.230-235 sur l’énergie mécanique
Exercice 12 p.230
1. Les forces susceptibles de s’exercer sur la balle sont :
- Le poids.
- Le frottement de l’air.
- la poussée d’Archimède de l’air.
Dans le modèle de la chute libre, seul le poids est pris en compte : les frottements de l’air et la poussée
d’Archimède sont négligés.
L’énergie mécanique de la balle se conserve si les forces exercées (autres que le poids) ne travaillent pas.
La balle en chute libre dans le champ de pesanteur terrestre n’est donc soumise à aucune force qui travaille
en dehors du poids : l’énergie mécanique se conserve.
2. A l’état initial l’énergie potentielle de pesanteur de la balle est : E pp (i)  m.g.zi
A l’état final : E pp ( f )  m.g.z f
La variation d’énergie potentielle de pesanteur vaut donc : E pp  m.g.z f  m.g.zi  mgh
A.N : E pp   0, 045  9, 8  10   4, 4 J
3. Comme l’énergie mécanique se conserve, la variation totale d’énergie mécanique est nulle :
Ec (i)  E pp (i)  Ec ( f )  E pp ( f ) donc : Ec  E pp
A.N : Ec  4, 4 J
1
2
4. Ec  Ec ( f )  Ec (i)  m.v2  0 car la balle part sans vitesse initiale.
2Ec
m
2  4, 4
 14 m.s 1
A.N : v 
0, 045
Donc : v 
Exercice 16 p.231
Le modèle choisi est celui d’une chute libre : l’énergie mécanique de la balle se conserve, donc :
Em (i)  Em ( f ) soit :
Ec (i)  E pp (i)  Ec ( f )  E pp ( f )
Or, la balle part avec la vitesse initiale v0 et par convention son énergie potentielle de pesanteur est nulle à
l’état initial.
De plus lorsque l’altitude maximale est atteinte, la vitesse de la bale est nulle puisque le mouvement est
uniquement vertical.
1
m.v0 2  m.g.zmax
2
v2
Par conséquent : zmax  0
2g
Donc :
A.N : zmax 
5, 4 2
 1, 5 m
2  9, 81
La hauteur atteinte est indépendante de la masse de la balle, seule compte la vitesse initiale.
Exercice 26 p.235
1
2
1. Ec (i)  Mvi 2
1
2
A.N : Ec (i)  160 102  8, 0.10 3 J
2. D’après la conservation de l’énergie, l’énergie thermique reçue par les plaquettes est égale à l’énergie
cinétique perdue par le système {scoot et greg}.
Donc : Ec  m.c. f  i  0
Soit , comme la vitesse finale est nulle : 0  Mvi 2  m.c. f  i 
1
2
Donc :  f   i 
Mvi 2
2mc
160 102
A.N :  f  i 
 123 °C
2  0, 250  260


3.a. Faux : il y a conversion d’énergie cinétique en énergie thermique.
3.b. Vrai, en chaleur.
3.c. Faux : L’énergie thermique double si l’énergie cinétique initiale double. Or, celle-ci est multipliée par 4
si la vitesse double.