Pourquoi l`eau acquiert-elle de la vitesse au cours de sa chute ?

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Activité 1
activité documentaire
Pourquoi l'eau acquiert-elle de la vitesse
au cours de sa chute ?
D O C U M E N T S
Parmi les énergies renouvelables, l'énergie hydraulique tient une place
de choix. Il y a, en effet, des rivières ou des lacs dans tous les pays et en
toutes saisons. Les sites utilisés sont souvent en montagne, et se
remarquent par l'aspect majestueux des barrages.
Dans un barrage hydraulique, l'eau est retenue à une certaine hauteur
au-dessus de la centrale électrique. L'ouverture du barrage entraîne
l'écoulement de l'eau dans un canal jusqu'à la turbine de la centrale.
Au cours de sa chute dans la conduite forcée, l'eau du barrage acquiert
de la vitesse et de l'énergie de mouvement appelée énergie cinétique
(Ec). Cette énergie assure la rotation des turbines et le fonctionnement
des alternateurs.
De part sa position en altitude, un corps a la possibilité d'acquérir de la
vitesse et donc de l'énergie cinétique en tombant : un corps en altitude
possède de l'énergie de position (Ep).
La somme de l'énergie cinétique et de l'énergie de position constitue
l'énergie mécanique (Em) de l'objet.
En A : Ep Ec Em
En B : Ep Ec Em
En C : Ep Ec Em
En D : Ep Ec Em
A l'aide des documents, réponds aux questions suivantes. Ecris à l'encre bleue ou noire.
Les schémas, s'il y en a, doivent être faits à la règle (si possible) et au crayon.
Q U E S T I O N S
Objectifs :
Quels sont les objectifs de l'activité ?
Observations et interprétations :
1.) Quelle sorte d'énergie liée à l'altitude l'eau possède-t-elle ? Comment varie cette énergie au cours de la chute de l'eau ?
2.) Durant la chute, comment varie la vitesse de l'eau ? Son énergie cinétique ?
3.) Si la vitesse d'un objet est multipliée par 2, son énergie cinétique est multipliée par 4. Si la vitesse est multipliée par 3,
l'énergie cinétique est multipliée par 9. L'énergie cinétique est-elle proportionnelle à la vitesse ou au carré de la vitesse ?
4.) Qu'est-ce que l'énergie mécanique d'un objet ? Comment varie cette énergie au cours de la chute de l'eau ?
5.) Quelle conversion d'énergie a lieu au cours de la chute de l'eau ?
6.) Qu'elle soit électrique ou mécanique, l'unité de mesure de l'énergie est la même. Donne le nom et le symbole de cette
unité.
Conclusion :
Rédige une conclusion répondant à la question de l'activité.
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Activité 2
activité expérimentale
De quoi dépend l'énergie cinétique ?
M A T E R I E L
1 maquette constituée d'un guide gradué, d'une seringue et d'un écrou.
P R O T O C O L E
 Placez l'index situé sur le piston de la seringue face à la graduation 0 du guide.
 Placez l'écrou à 10 cm au-dessus de l'index, lâchez-le. Notez l'enfoncement du piston en centimètres (notez la valeur dès le
contact sans attendre car le piston va continuer à s'enfoncer ou enlevez l'écrou dès le contact avec l'index de manière à
pouvoir noter l'enfoncement du piston)
 Placez à nouveau l'index face à la graduation 0 puis l'écrou à 20 cm. Lâchez et notez l'enfoncement.
 Recommencez l'expérience en plaçant 2 écrous superposés à 10 cm puis 20 cm. Pour cette partie, empruntez l'écrou du
groupe voisin.
Dès que les expériences sont terminées et que le matériel est rangé propre, tu peux répondre aux questions ci-dessous.
Ecris à l'encre bleue ou noire. Les schémas, s'il y en a, doivent être faits à la règle (si possible) et au crayon.
Q U E S T I O N S
Objectifs :
Quels sont les objectifs de l'activité ?
Observations et interprétations :
1.) Complète le tableau suivant :
Objet
Distance
objet-piston (cm)
1 écrou
10
2 écrous
20
10
20
Enfoncement
du piston (cm)
2.) Quelle est l'énergie acquise par l'écrou au cours de sa chute ? Que provoque cette énergie lorsque l'écrou entre en contact
avec le piston de la seringue ?
3.) L'énergie cinétique dépend-elle de la masse ? Justifie ta réponse.
4.) Comment varie l'énergie cinétique en fonction de la vitesse ? La formule permettant de calculer cette énergie s'écrit-elle :
Ec = m × v ; Ec = ½ m × v² ou Ec = m / (2 × v²) ?
5.) Quels sont les noms et les symboles des unités légales de mesure de la masse, de la vitesse et de l'énergie cinétique ?
Conclusion :
Rédige une conclusion répondant à la question de l'activité.
Respect des consignes de manipulation.
Soin de la manipulation.
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Activité 3
activité documentaire
Quels sont les dangers de la vitesse ?
D O C U M E N T S
1ÈRE PARTIE : QUE DEVIENT L'ÉNERGIE CINÉTIQUE AU MOMENT D'UN CHOC OU D'UN FREINAGE ?
En cas de choc, la transformation de l'énergie cinétique provoque la déformation du véhicule et peut occasionner des blessures aux
passagers. Les dangers sont d'autant plus importants que la vitesse est grande.
Lors du freinage d'un véhicule, l'énergie cinétique se transforme essentiellement sous forme d'énergie thermique au niveau des freins. Lors
d'un freinage brutal ou prolongé, leur température peut s'élever et nuire à leur bon fonctionnement.
2ÈME PARTIE : LA DISTANCE DE FREINAGE EST-ELLE PROPORTIONNELLE À LA VITESSE ?
Afin d'éviter un obstacle, un automobiliste va freiner. La distance d'arrêt DA est la
distance parcourue par un véhicule entre l'instant où le conducteur perçoit
l'obstacle et l'arrêt complet du véhicule. C'est la somme de la distance de
réaction DR et de la distance de freinage DF.
DR est la distance parcourue par le véhicule entre le moment où le conducteur voit
l'obstacle et celui où il commence à freiner. Elle est proportionnelle au temps de
réaction du conducteur et à la vitesse du véhicule ; elle augmente avec la fatigue,
la prise de drogue, l'alcoolisme...
DF est la distance que parcourt le véhicule entre l'instant où le conducteur
actionne les freins et l'instant où le véhicule s'immobilise. Elle dépend de la vitesse
du véhicule, de son état (freins et pneus) et de l'état de la chaussée (eau,
graviers...).
A l'aide des documents, réponds aux questions suivantes. Ecris à l'encre bleue ou noire.
Les schémas, s'il y en a, doivent être faits à la règle (si possible) et au crayon.
Q U E S T I O N S
Objectifs :
Quels sont les objectifs de l'activité ?
1ÈRE PARTIE : QUE DEVIENT L'ÉNERGIE CINÉTIQUE AU MOMENT D'UN CHOC OU D'UN FREINAGE ?
Observations et interprétations :
1.) Que provoque l'énergie cinétique en cas de choc ?
2.) En quoi se transforme essentiellement l'énergie cinétique lors d'un freinage ?
2ÈME PARTIE : LA DISTANCE DE FREINAGE EST-ELLE PROPORTIONNELLE À LA VITESSE ?
Observations et interprétations :
1.) De quels facteurs dépend la distance de freinage ?
2.) Sachant que la distance de freinage sur route sèche pour une vitesse de 45 km/h est de 13 m et qu'elle est de 52 m pour
une vitesse de 90 km/h, par combien est multipliée la distance de freinage lorsque la vitesse est doublée ?
3.) La distance de freinage est-elle proportionnelle à la vitesse ou au carré de la vitesse ? Quelle forme d'énergie est liée à
cette distance ?
4.) Sur route mouillée, la distance de freinage augmente d'environ 45 %. Calcule la distance de freinage, sur route mouillée,
pour une vitesse de 45 km/h puis 90 km/h.
Conclusion :
Rédige une conclusion répondant à la question de l'activité.