a. Si Epp = 0 J au niveau du troisième étage, on fixe l'origine des altitudes au niveau du troisième étage.
On peut alors calculer l'énergie potentielle de Taig Kris situé au premier étage, à une altitude y valant : y = (57,63 - 276,13) m:
Epp = mgy
Epp = 90 × 9,81 × (57,63 - 276,13)
Epp = - 1,9 × 105 J
2. On dit que l'énergie potentielle de pesanteur d'un système est une grandeur algébrique car c'est une grandeur qui peut prendre des
valeurs négatives si le système est placé à une altitude plus basse que celle à laquelle on a fixé l'origine du repère permettant de calculer
les énergies potentielles de pesanteur.
Correction de l'exercice 21 p 270
1. Le deuxième graphique est celui représentant l'évolution des énergie cinétique, potentielle et mécanique d'un enfant se balançant en
étant soumis à des frottements. En effet, l'énergie mécanique de l'enfant diminue au cours du mouvement.
2. Sur les deux graphiques, l'énergie potentielle est au départ maximale et diminue au cours du mouvement. On en déduit que l'altitude du
centre d'inertie de l'enfant diminue au cours du mouvement étudié.
Les graphiques représentent donc la phase de descente de l'enfant sur la balançoire.
Correction de l'exercice 22 p 270
1.
a. Si les frottements sont négligeables :
Lors de la phase de descente, l'énergie potentielle de pesanteur du skateur se transforme en énergie cinétique. Le
skateur accélère. Il n'y a pas de perte d'énergie mécanique, donc l'énergie potentielle de pesanteur perdue lors de la
descente est intégralement transformée en énergie cinétique.
Lors de la phase de remontée l'énergie cinétique acquise lors de la descente est progressivement convertie en énergie
potentielle de pesanteur. De nouveau, comme il n'y a pas de frottements, l'énergie mécanique est conservée. Toute
l'énergie cinétique acquise lors de la descente sera donc convertie en énergie potentielle de pesanteur.
b. Si les frottements ne sont pas négligeables, lors de la phase de descente, l'énergie potentielle de pesanteur du skateur
va être en partie transformée en énergie potentielle. Le reste va être convertie en énergie thermique du fait des
frottements.
Lors de la phase de remontée, l'énergie cinétique acquise lors de la descente va être de nouveau transformée en
énergie potentielle de pesanteur. Cependant de nouveau, l'énergie mécanique ne sera pas conversée. Une partie de
l'énergie va ainsi être transformée en énergie thermique.
2. Si les frottements sont négligeables, l'énergie mécanique est conservée. Si les frottements ne sont pas négligeables, l'énergie
mécanique va diminuer au fil du mouvement.
3.
a. Em = Epp + Ec
Em = 1,3 + 1,5 = 2,8 kJ
b. Si les frottements ne sont pas négligeable, la valeur de l'énergie mécanique va diminuer au fil du mouvement. Au bout
de plusieurs aller-retour sur la rampe, la valeur de l'énergie mécanique du skateur sera donc plus faible que celle
calculée à la question 3.a.
Correction de l'exercice 24 p 271
On cherche la vitesse initiale à donner à la fusée pour qu'elle arrive à une hauteur h = 15 m avec une vitesse nulle.
Pour cela, comme on peut négliger les frottements, on va utiliser (comme dans quasiment tous ces exercices) la
conservation de l'énergie mécanique.
Pour clarifier les choses, prenons l'origine des altitudes au point A, où on lance la fusée.
Au point A :
Em(A) = Ec(A) + Ep(A) =