Exercices

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1ère S

Thème : Comprendre

Exercices

Physique

Principe de conservation de l’énergie - Exercices

Chap.16

1. Compléter avec un ou plusieurs mots.

1.1. L’énergie cinétique d’un corps est liée à sa ................................................ et à sa ..........................................

1.2. L’énergie ................................................ de pesanteur d’un objet ponctuel en interaction avec la Terre dépend

de l’................................................ de ce point.

1.3. L’expression de l’énergie ................................................ d’un solide de ................................................ m

en mouvement de ................................................ à la ................................................ v est 1

2mv².

1.4. Pour un objet ponctuel placé dans un champ de pesanteur ................................................, l’expression de son

énergie ................................................ de ................................................ est mgz où z mesure son

................................................ sur un axe (Oz) vertical orienté vers le ................................................

1.5. L’énergie ..................................... d’un système est la somme des énergies cinétique et potentielle du

système.

1.6. L’unité SI d’une énergie est le ................................................ de symbole ............

1.7. Au cours d’une chute libre sans vitesse initiale d’un solide, son énergie cinétique augmente, son énergie

potentielle de pesanteur ................................................ mais son énergie mécanique se ..................................

1.8. Les forces de frottement extérieures entraînent une ................................................ de l’énergie d’un système

par ................................................ thermique.

2. QCM

 Cocher la réponse exacte. Donnée : g = 10 N.kg-1.

2.1. L’énergie cinétique d’une luge de masse m = 25,0 kg dont la vitesse est de 36,0 km.h-1 est de :

1,62  104 J ; 1,25  102 J ; 1,25  103 J

2.2. L’énergie potentielle de pesanteur étant choisie comme nulle au niveau de la mer, celle d’un plongeur de

masse 100 kg à la profondeur de 10 m a une valeur de :

1,0 kJ ; 1,0  104 J ; - 10 kJ ; 10 kJ

2.3. Pour que l’énergie cinétique d’un solide ponctuel soit multipliée par 4, il faut que sa vitesse soit multipliée

par : 2 ; 4 ; 16

2.4. Deux objets ponctuels A et B en interaction avec la Terre sont à la même altitude. Les vitesses de A et B sont

liées par la relation vA = 2 vB et les masses par mB = 4mA.

Leurs énergies cinétique, potentielle et mécanique sont telles que :

EC (A) = EC (B) ; Epp (A) = Epp (B) ; EM(A) = EM(B)

2.5. Pour une bille de masse m = 5 g chutant librement, sans vitesse initiale, d’une hauteur de 1,8 m par rapport

au sol :

son énergie cinétique initiale est égale à 9  10-2 J

sa vitesse est égale à 6,0 m.s-1 lorsqu’elle touche le sol

son énergie potentielle de pesanteur a augmenté de 9  10-2 J

3. Utiliser la relation de l’énergie cinétique et d’énergie potentielle de pesanteur

 Epp = 0 J en un point 0 situé sur le sol.

 Dans le référentiel terrestre, calculer l’énergie cinétique et l’énergie potentielle de pesanteur des corps suivants :

3.1. Un avion de masse m = 180 t volant à une altitude de 10 km à une vitesse v = 864 km.h-1.

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3.2. Un escargot de masse m = 12 g rampant sur le sol à la vitesse de 5,0 m.h-1.

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3.3. Un vase de masse m = 600 g, posé sur le bord d’une table à une hauteur h = 85 cm au-dessus du sol.

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4. Etude graphique d’un plongeon

 Une simulation a permis de tracer les courbes d’évolution au cours du temps de l’énergie mécanique EM, de

l’énergie cinétique EC et de l’énergie potentielle de pesanteur Epp d’une plongeuse lors de la phase du saut.

 On modélise la plongeuse par un solide ponctuel A de masse m = 60 kg en chute libre au-dessus de l’eau.

 Epp = 0 J au niveau de la surface de l’eau.

4.1. Attribuer à chaque courbe l’énergie dont elle traduit les variations. Justifier.

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4.2. Représenter succinctement, sur un graphe sans échelle, l’allure de la trajectoire parabolique du point A

modélisant la plongeuse. Placer sur ce graphique les points A0, A1, A2 de passage du point A aux instants de

dates t0 = 0 s, t1 = 0,4 s et t2 = 1,35 s.

4.3. Déterminer l’altitude de départ h0 ainsi que l’altitude maximale hmax atteintes par A par rapport à la surface

de l’eau.

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4.4. Quelle est la vitesse de A lorsqu’il passe au niveau de l’eau ?

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