Formes et principe de conservation de l'énergie
Exercice 1
Une luge et son passager, de masse totale 70 kg, entament une descente sur une piste verglacée
à partir d'une hauteur de 100 m, sans vitesse initiale. Ils arrivent en bas de la piste avec une
vitesse de 30 k m . h -
1
.
1. Calculer l'énergie potentielle de pesanteur de l'ensemble au départ.
2. Déterminer l'énergie mécanique de l'ensemble en bas de la piste.
3. Est-ce que l'énergie mécanique du système est conservée? Proposer une explication.
Donnée: Intensité de la pesanteur: g = 9,8 N.kg
- 1
Exercice 2
Une bille masse m=15,0g est en chute libre sans vitesse initiale. Elle a été lâchée d'un balcon au
6
èm e
étage situé à une hauteur h=18,0m.
1. Déterminer l'énergie cinétique de la bille lorsqu'elle arrive au sol.
2. En déduire la vitesse de son centre d'inertie.
Donnée: Intensité de la pesanteur:
g= 9,8 N .k g
− 1
.
Exercice 3 :
Un avion vole en palier horizontal à l'altitude h
0
= 3 , 0 × 1 0
3
mà l a v i t e s s e V
0
= 1 2 0 km. h
−1
. Un
parachutiste saute en un point A. Le vent est nul. Le système {parachutiste + équipement} a une
masse m= 9 7 kg,
1. Calculer les énergies cinétique et potentielle de pesanteur du système à l'altitude h
0
, l'origine
du repère étant choisie au niveau du sol.
2. Si un objet n'est soumis qu'à son poids, peut-on dire que son énergie mécanique se conserve?
3. Le sauteur passe de l'altitude h
0
à l ' a l t i t u d e h
1
= 1 , 0 × 1 0
3
mo ù i l a u n e v i t e s s e V .
a. Déterminer la valeur de la vitesse v, en supposant qu'il n'est soumis qu'à son poids.
b. Commenter cette valeur.
4. En réalité, la vitesse du parachutiste vaut V= 5 3 m. s
−1
à cette altitude. Commenter.
Donnée: Intensité de la pesanteur: g= 9 , 8 N . k g − 1 .
Exercice 4 :
Un nageur de masse m=70kg saute d'un plongeoir culminant à 7,5m au-dessus du sol. Il touche
la surface de l'eau de la piscine, à 30cm sous le niveau du sol. Calculer la variation d'énergie
potentielle de pesanteur du plongeur.
Donnée: Intensité de la pesanteur:
g= 9 , 8 N .k g
− 1
.