Séquence 11 : énergie mécanique

Alban du Plessis
Energie mécanique
Séquence 11 : énergie mécanique
Cours niveau troisième
Objectifs :
- Savoir qu’un objet possède une énergie de position au voisinage de la Terre
- Savoir que l’énergie mécanique est la somme des énergies de position et
cinétique
Voir également votre manuel pages 135 à 141.
Rappels : ce que vous savez déjà
-
la masse correspond à une quantité de matière, elle s’exprime en
kilogrammes (kg)
l’énergie cinétique s’exprime en joules (J)
la formule de l’énergie cinétique est Ec= ½ mv2 avec m la masse en
kg et v la vitesse en m/s
on ne peut pas créer de l’énergie mais on peut convertir l’énergie d’une
forme en une autre.
Définition
Vitesse : distance parcourue par unité de temps. L’unité de la vitesse est le mètre
par seconde (m/s). Un objet se déplaçant à 5 m/s parcours 5 mètres chaque
seconde.
Energie cinétique : l’énergie cinétique est l’énergie que possède un corps du fait de
son mouvement. On la note Ec et elle s’exprime en joules.
Energie de position : l’énergie de position est l’énergie que possède un corps du
fait de son élévation. On la note Ep et elle s’exprime en joules.
Energie mécanique : l’énergie mécanique est la somme de l’énergie cinétique et de
l’énergie de position. On la note Em et elle s’exprime en joules.
Situation
Cécile Ansieu fait un saut à l’élastique. Lorsqu’elle s’élance dans le vide, sa
vitesse augmente rapidement (avant qu’elle ne soit ralentie par l’élastique). En
gagnant de la vitesse, Cécile gagne de l’énergie cinétique. D’où provient
l’énergie cinétique gagnée par Cécile ?
Réponse :
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Collège des Tilleuls – Annecy
Page 1 sur 5
Physique - Chimie
Alban du Plessis
Energie mécanique
L’énergie de position Ep
L’énergie de position est l’énergie que possède un corps du fait de sa hauteur. On
note l’énergie de position Ep et comme toutes les énergies, elle s’exprime en joules
(J).
L’énergie de position dépend donc de la hauteur de l’objet, plus il est haut, plus son
énergie de position est importante. Cette énergie peut-elle dépendre d’autre chose ?
Quelle expérience simple pourrait le mettre en évidence ?
Réponse :
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Conclusion :
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
On retient :
L’énergie de position dépend de :
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
L’énergie de position est une réserve d’énergie qui se manifeste quand elle est
convertie en énergie cinétique.
A noter :
Un joule correspond à l’énergie d’une masse de 100g tombant d’un mètre.
Faire exercice 14 page 145
L’énergie de position d’un objet :
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
L’énergie mécanique Em
L’énergie mécanique Em est la somme de l’énergie de position Ep et de l’énergie
cinétique Ec. Elle s’exprime en joules.
On a donc : .
Em = Ep + Ec
Collège des Tilleuls – Annecy
.
Page 2 sur 5
Physique - Chimie
Alban du Plessis
Energie mécanique
En absence de frottements, l’énergie mécanique se conserve. Lorsque
l’énergie de position diminue, l’énergie cinétique augmente et l’énergie
mécanique reste la même.
De même, lorsqu’on lance un objet en l’air, sa hauteur augmente et
sa vitesse diminue : son énergie cinétique est alors convertie en
énergie de position, son énergie mécanique reste la même.
Faire exercice 19 page 146
Quand on lâche une balle d’une certaine hauteur :
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
S
Faire exercice 23 page 146
Mon but est d’optimiser ma
descente pour arriver au
sommet S.
L’erreur commise :
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Le cas du barrage hydraulique
Collège des Tilleuls – Annecy
Page 3 sur 5
Physique - Chimie
Alban du Plessis
Energie mécanique
Quel type d’énergie possède l’eau au niveau du lac de retenue ?
………………………………………………………………………………………………
Quel type d’énergie possède l’eau au niveau de la turbine ?
………………………………………………………………………………………………
Que se passe-t-il au niveau de la conduite forcée ?
………………………………………………………………………………………………
A quoi sert le couple turbine / alternateur.
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Faire exercice 26 page 147
Un grêlon a une masse de 8g, il frappe le sol à la vitesse de 20 m/s.
1- Les dégâts que peut occasionner un tel grêlon sont importants car ……………
………………………………………………………………………………………………
2- Energie cinétique du grêlon lorsqu’il touche le sol :
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
3- L’énergie cinétique du grêlon est dû à ……………………………………………...
………………………………………………………………………………………………
Faire exercice 28 page 148
« A 60 km/h, la violence d’un choc équivaut à une chute verticale du haut d’un
immeuble de 5 étages »
1- Ce message de la prévention routière compare ……………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
2- Energie cinétique d’une personne de 65 kg à 60 km/h :
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
3- Energie de position de cette personne en haut d’un immeuble de 5 étages :
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Collège des Tilleuls – Annecy
Page 4 sur 5
Physique - Chimie
Alban du Plessis
Energie mécanique
4- Le nombre d’étages n’est pas proportionnel à la vitesse car ……………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
A retenir :
- Tout objet au voisinage de la Terre a une énergie de position Ep qui dépend
de son altitude et de sa masse
- Tout objet en mouvement a une énergie cinétique Ec qui dépend de sa vitesse
et de sa masse
- L’énergie mécanique Em est la somme de l’énergie de position et de l’énergie
cinétique
- En absence de frottement, l’énergie mécanique est constante
- Lors d’une chute, l’énergie de position est convertie en énergie cinétique
- Une énergie s’exprime en joules (J)
- On ne peut pas créer de l’énergie mais on peut convertir l’énergie d’une
forme en une autre
QCM d’entrainement :
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Vrai
2
Faux
la formule de l’énergie cinétique est Ec= ½ mv avec m la masse en kg et v la
vitesse en m/s
On peut convertir de l’énergie de position en énergie cinétique
On peut convertir de l’énergie cinétique en énergie de position
Un objet au repos n’a pas d’énergie
Un lac de barrage hydraulique est une ‘’réserve d’énergie de position’’
Plus un objet est haut, plus son énergie de position est importante
Une balle de golf et une balle de ping-pong placées à une même hauteur ont la
même énergie de position
Lors d’une chute, l’énergie de position diminue donc l’énergie mécanique
diminue
L’énergie de position s’exprime en joules (J)
En cas de frottements, l’énergie mécanique diminue
Fin
Collège des Tilleuls – Annecy
Page 5 sur 5
Physique - Chimie