chapitre M02
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Activité 1 : la chute des corps Selon la légende, Isaac Newton, assis dans son jardin, aurait vu tomber une pomme et aurait élaboré à partir de là sa théorie de la gravitation universelle. On peut « reproduire » cette expérience en lâchant une balle initialement immobile. 1. Quelle est la seule action subie par la pomme qui tombe ? …………………………………………………………………. …………………………………………………………………. …………………………………………………………………. 2. Suivant quelle direction s’effectue le mouvement de la pomme ? …………………………………………………………………. …………………………………………………………………. …………………………………………………………………. 3. Comparer cette direction à la direction d’un fil à plomb. …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… 4. Par quel point de la Terre passe la direction du fil à plomb ? …………………………………………………………………………………………………………… 5. Dans quel sens chute la pomme ? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 6. Conclusion : pourquoi et comment un objet tombe-t-il ? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Activité n°2 : Relation entre poids et masse Objectif : tu disposes d’un dynamomètre, d’une balance et de plusieurs « masses marquées » dont tu mesureras le poids et la masse. Attention : un dynamomètre est un instrument fragile ; tu dois l’utiliser avec soin et en particulier ne pas déformer le ressort (tu ne dois pas dépasser la charge maximale que peut supporter l’appareil). A vide, le dynamomètre doit indiquer zéro. Si ce n’est pas le cas, il faut le régler. Manipulation : Vérifie la masse des « masses marquées » avec la balance puis suspends-les une à une au dynamomètre pour connaître leur poids. Complète le tableau ci-dessous : Masse A mesurer m en g en kg Poids P en N A calculer P/m en N/kg Interprétations : 1. Que remarques-tu sur les valeurs du rapport P/m ? …………………………………………………………………………………………………………… 2. Tu vas tracer le graphique représentant l’évolution du poids en fonction de la masse. a. Sur une feuille de papier millimétré, place la masse (en kg) en abscisse et le poids (en N) en ordonnée. Échelles : abscisse : 1 cm → 0,05 kg ordonnée : 1cm → 0,5 N b. Place chaque valeur avec une croix « x ». c. Tracer la courbe avec une règle si c’est une droite ou à main levée dans le cas contraire. d. Donne un titre à ton graphique. 3. Décris ce que tu as obtenu. …………………………………………………………………………………………………………… 4. Quelle relation mathématique est ainsi représentée ? …………………………………………………………………………………………………………… Bilan : Le poids et la masse sont deux grandeurs différentes mais qui sont ……………………………………………. . Le coefficient de …………………………………………… est le rapport P/m. C'est l'intensité de la pesanteur qui est notée g. D’après nos mesures, g ≈ ………… N/kg. Ainsi : ……….. = ……… x ……… (Replace les grandeurs m, P et g) La valeur de l'intensité de la pesanteur g dépend du lieu, de l’altitude, de la planète. Sur Terre g = 9,80 N/kg en moyenne (en France g = 9,81 N/kg) ; on arrondit souvent à g = …….. N/kg. Le poids d’un corps dépend du lieu. Cependant la masse reste invariable. Activité n°3 : Application de la relation P = mxg D'une planète à l'autre, l'intensité de la pesanteur g varie. gTerre = 9,8 N/kg gEverest = 9,76 N/kg gLune = 1,6 N/kg gJupiter = 24,8 N/kg Soit un objet de masse m égale à 500 g. a) Avant d'utiliser la relation P = m x g ; que doit-on faire de cette masse ? Faire cette transformation. ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... Pour les questions suivantes, bien donner le calcul ! b) Cet objet de 500 g est pesé sur la Terre. Quel poids PT a-t-il ? ......................................................................................................................................... c) Même question au sommet de l'Everest. Quel poids PE a-t-il ? ......................................................................................................................................... d) Même question sur la Lune. Quel poids PL a-t-il ? ......................................................................................................................................... e) Même question sur Jupiter. Quel poids PJ a-t-il ? ......................................................................................................................................... Activité n°4 1) On fait tomber deux boules de pétanque de même masse sur l'argile mais à des hauteurs différentes. Pourquoi les impacts sur l'argile sont-ils différents ? ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 2) On fait tomber deux boules de pétanque de masses différentes sur l'argile. mA > mB Pourquoi les impacts sur l'argile sont-ils différents ? ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... Dans les deux cas précédents, après l'impact, les énergies cinétiques existent-elles encore ? Que sont-elles devenues ? → Tout de suite après l'impact, ............................................................................... ......................................................................................................................................... → L'énergie cinétique des boules de pétanque a été ................................ en énergie de ................................. Activité n°5 : Calcul d'énergie cinétique 1. Mehdi, 49 kg, marche à 1,1 m/s. Quelle est son énergie cinétique ? ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 2. Didier, 73 kg, roule à 128 km/h sur sa moto, une Bandit 600 de 204 kg. a) Quelle est la masse totale du système Didier + moto ? ......................................................................................................................................... b) Convertir la vitesse en m/s. ......................................................................................................................................... c) Calculer l’énergie cinétique du système Didier + moto. ......................................................................................................................................... d) Convertir cette énergie en kJ en arrondissant à 2 chiffres après la virgule. ......................................................................................................................................... 3. Sophie conduit une Xantia de 1570 kg. Calculer l’énergie cinétique du véhicule : a) en ville, à 36 km/h. ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... b) sur route nationale, à 72 km/h. ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... c) Lorsque la vitesse de la voiture est multipliée par 2, par combien est multipliée l’énergie cinétique du véhicule ? ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... Activité n° 6 : Cas de la chute d'une balle Animation sur : http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/troisieme/energie/conserva tion_energie_mecanique.htm 1. Comment évolue l'énergie cinétique de la balle lors de sa chute ? Que dire alors sur sa vitesse ? → .................................................................................................................................... 2. Comment évolue l'énergie de position de la balle lors de sa chute ? Comment peut-on l'observer ? → .................................................................................................................................... 3. Comment évolue l'énergie mécanique de la balle lors de sa chute ? Pourquoi ? → ..................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ Activité n° 7 : Cas de la chute d'eau dans un barrage Réponses : 1) .................................................................................................................................... 2) .................................................................................................................................... 3) .................................................................................................................................... 4) .................................................................................................................................... Bilan : Un objet au voisinage de la Terre, comme une goutte d’eau, possède une énergie de ………………………… due à son …………………. (action gravitationnelle de la Terre et cet objet). L’énergie de position de l’objet diminue quand son altitude ………………….... Un objet en mouvement, comme une goutte d’une chute d’eau, possède une énergie de …………………. : l’énergie ……………………………... Cette énergie cinétique augmente quand la vitesse de l’objet ………………… On appelle énergie …………………………. d’un objet, la ……………………. de l’énergie de position et de l’énergie cinétique de cet objet. Si un corps n'est soumis à aucune autre action que son poids (pas de frottements par exemple), alors …………………………………………………………… Cela implique que toute diminution de l'énergie de position est compensée par une …………………………… de l'énergie cinétique et inversement. Joule (1818 - 1889) Fils d’un brasseur britannique fortuné, James Prescott Joule fréquente rapidement les nombreux ingénieurs et techniciens de la région de Manchester. Ses travaux concernent principalement l’étude de la nature de la chaleur et de l’énergie mécanique ; il formule le principe de conservation de l’énergie (1 ère loi de la thermodynamique) qui lui donne une renommée mondiale. Modeste, il poursuit ses travaux ; en électricité, il démontre qu’un matériau conducteur traversé par un courant électrique s’échauffe : c’est l’effet Joule. Ses thermodynamique. expériences font de lui l’un des pères de la
