energienotes

Matière
Module 3
• Tout ce qui constitue l’univers
• Énergie cinétique
• Énergie thermique
• Énergie potentielle
• Énergie nucléaire
• Énergie électrique …
W = Fd
W = Travail (J)
F = Force résultante (N)
d = déplacement (m)
• Capacité de faire un travail
• Sans énergie, la matière serait
sans « vie ». (pas de
mouvement, ni de chaleur, ni de
lumière …)
Travail, énergie et
puissance
Formes d’énergie
Énergie
• Toute forme d’énergie peut être
convertie en une autre forme.
• Exemple : l’énergie électrique
peut être transformée en énergie
thermique
• La force et le déplacement
doivent être dans la même
direction, sinon il n’y a pas de
travail.
Le travail
• Le processus de transfert
d’énergie d’une forme à un
autre.
• Pour effectuer un travail, il faut
qu’une force s’exerce et qu’il y
ait un déplacement.
Exemple 1
• Une fille pousse une boîte sur un
plancher avec une force de 250 N.
Si la fille déplace la boîte 12,75 m,
quel est le travail effectué ?
Exemple 2
• Tous les matins, un scout hisse
un drapeau de 1,5 kg au sommet
d’un mât de 15 m. Quelle est la
quantité de travail effectué par le
scout ?
Exemple 3
• Une élève tire un traîneau avec une
force de 50 N dans un angle de 37o
par rapport à l’horizontale. Quelle est
la quantité de travail effectué si elle
doit parcourir 500 m ?
W = F(cos θ)d
37o
Exemple 4
• Éric pousse une masse de 2 kg et
lui donne une accélération de 3
m/s2. S’il pousse sur une distance
de 10 m, trouve le travail effectué.
Énergie mécanique
Énergie mécanique
Travail
• Page 241 et 242
–No 12 à 17
–No 19 à 22
–Feuille de travail
Énergie cinétique
• Énergie du mouvement
Énergie mécanique
Ec = 1 mv 2
2
Ec = énergie cinétique (J)
m = masse (kg)
v = vitesse (m/s)
Énergie cinétique
Énergie potentielle
Énergie potentielle
(gravitationnelle)
• Énergie emmagasinée en raison
de la hauteur d’un objet.
Exemple 2
• Quelle serait la vitesse d’un
oiseau de 0,5 kg en vol si son
énergie cinétique est de 25 J ?
Travail
Pages 242 –243
No 29 à 40 (sauf 37)
Ep = mgh
Ep = énergie potentielle (J)
m = masse (kg)
g = accélération gravitationnelle
(m/s2)
h = hauteur (m)
Exemple 1
• Quelle est l’énergie cinétique
d’une balle molle de 125 g
lancée à une vitesse de 36 m/s ?
Exemple 3
Exemple 4
• Un corbeau de 2,5 kg est
perché sur une branche à 3,5 m
du sol. Trouve son énergie
potentielle.
Jérémie soulève une boîte de
livre de 5 kg sur une étagère de
3 m de hauteur. Calcule le
travail effectué et la valeur de
l’énergie potentielle en haut de
l’étagère.
Loi de la conservation de
l’énergie
• On ne peut ni créer, ni détruire
l’énergie, mais uniquement la
transformer d’une forme à une
autre sans perte.
L’énergie mécanique totale d’un
système (en chute libre) demeure
toujours le même. Une diminution
de l’énergie cinétique entraîne une
augmentation de l’énergie potentielle
et vice-versa.
Etotale = Ec + Ep
Exemple 1
• Un garçon laisse tomber une pierre
de 0,5 kg vers le sol depuis le toit
de la maison d’une hauteur de 3,2
m.
a) Quelle est l’énergie mécanique de
la pierre ?
b) Quelle est la vitesse de la pierre
lorsqu’elle frappe le sol ?
Travail
Puissance
• Page 243 No 41 et 42
La puissance
• Feuille de travail
P =W
t
ou
P = puissance (W)
W = travail (J)
E = énergie (J)
t = temps (s)
Exemple 2
• Un chasseur lance une flèche de
0,04 kg directement vers le haut à
une vitesse de 100 m/s.
a) Quelle est la hauteur maximale que
pourrait atteindre la flèche ?
b) Si la flèche frappe un plafond 15 m
plus haut, trouve sa vitesse au
contact.
P = E
t
watt
Exemple 1
• Trouve le travail effectué et la
puissance déployée par une
personne de 70 kg qui monte un
escalier de 6 m de hauteur en
8,6 s.
• La quantité de travail (ou
d’énergie) effectué par unité de
temps
Exemple 2
• Paul soulève un poids au dessus de
sa tête avec une puissance de 200
W en 1,5 s. S’il soulève le poids
une distance de 2 m, trouve la
force exercée et la masse de
l’objet.
Travail
Rendement du transfert d’énergie
• Page 242 No 23 à 28 (sauf 27)
• Feuille de travail
• Même si l’énergie est conservée lors
d’un transfert, une partie de l’énergie
est sous une forme qui n’est plus
utilisable.
Exemple 1
Rendement =
Énergie utile
Énergie alimentée
Travail
• Page 244 No 45 et 46
x 100
• Quel est le rendement d’une
grue qui utilise 5,1 x 105 J pour
soulever 1000 kg à une hauteur
de 32 m ?
• Par exemple pour une ampoule
fluorescente, seulement 20 % de
l’énergie électrique est
transformée sous forme d’énergie
lumineuse. (80 % perdu sous
forme de chaleur)
Exemple 2
a) Combien d’énergie une ampoule de
100 W peut elle produire en 1 min ?
b) Si le rendement en énergie lumineuse
de cette ampoule est de 7,5 %, trouve
combien d’énergie lumineuse est
produite.