Classe de 1ère S Physique-Chimie

Classe de 1ère S
Physique-Chimie
Thème abordé : Conservation de l’énergie
Pré-requis :
 Energie mécanique
 Energie cinétique
 Energie potentielle de pesanteur
Exercice 1 :
La vitesse d'une balle déterminée a été enregistrée à 269 km.h -1 .
Calculer l'énergie cinétique que posséderait cette balle de masse égale à 58.4 g.
Exercice 2 :
Un TGV atlantique, de masse m = 550 tonnes, roule à 300 km.h-1 sur une voie rectiligne et horizontale. Subissant un
arrêt d'urgence, il bloque ses roues et stoppe au bout de 3 500 m.
1. Quelle est la variation de son énergie cinétique lors du freinage (expression littérale puis calcul en respectant les
unités) ?
2. Quelle est le mode de transfert de cette énergie ?
Exercice 3 :
Une tuile de masse m=0,9 kg tombe d’une hauteur h=25m. Sa vitesse initiale est nulle. Elle est animée d ’un mouvement
de translation rectiligne vertical. Les forces de frottement exercées par l ’air sont considérées comme négligeables.
1. Donner l’expression de l’énergie cinétique Ec de la tuile au cours de sa chute.
2. Donner l’expression de son énergie potentielle de pesanteur Ep. On prendra comme origine des altitudes le niveau
du sol (z=0) ; l’axe vertical est orienté vers le haut.
3.a)Donner l’expression de l’énergie mécanique de la tuile au cours de sa chute
3.b) Enoncer le principe de conservation de l’énergie mécanique.
3.c) Appliquer ce principe afin de déterminer son énergie cinétique Ec’ et sa vitesse(en m.s -1 et km.h -1 ) lorsqu’elle
frappe le sol.
4. Pourrait-on avec cette expression de l’énergie cinétique déterminer la vitesse de la tuile si celle-ci tournoyait dans
l’air ? Justifier
5. Lorsque la tuile frappe le sol, sa vitesse est inférieure à la valeur trouvée à la question 3. Donner l ’explication.
Exercice 4 :
On lance une petite pierre de masse m = 100 g verticalement, vers le haut. La pierre part d'un point O, pris comme
origine des altitudes, avec une vitesse initiale v o = 15 m.s -1 . On néglige l'action de l'air.
1. Calculer l'altitude maximale atteinte.
Donnée : intensité de la pesanteur : g = 10 N.kg -1 .
Exercice 5 :
Le ski de vitesse est le sport non-motorisé où les pointes de vitesse sont les plus élevées après le parachutisme. La
piste de vitesse comporte trois zones : une zone d'élan, une zone de chronométrage, une zone de freinage. Le record
-1
-1
du monde pour les femmes est de 242,590 km.h ; pour les hommes, il est de 251,400 km.h
On considère une piste dont la zone d'élan a une longueur l = 900 m pour un dénivelé h = 450 m.
1. En adoptant le bas de la piste d'élan comme niveau de référence, calculer l'énergie potentielle de pesanteur d'un
skieur de masse m = 100 kg (avec son équipement) lorsqu'il est en haut de la piste.
Donnée g = 10 N.kg -1 .
-1
2a. Calculer l'énergie cinétique du skieur qui franchit la fin de la zone d'élan à la vitesse de 250 km.h .
b. À quelle vitesse, exprimée en km.h -1 , roulerait une voiture de masse m = 1,00 tonne possédant la même énergie
cinétique ?
3a. Comparer l'énergie mécanique initiale du skieur à son énergie mécanique finale. Se conserve-t-elle ?
b. Déterminer l'énergie mécanique transformée en énergie thermique lors de cette prise d'élan.
c. Le skieur est-il soumis à des forces de frottement lors de sa prise d'élan ?
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Exercice 7 :
Le centre de la Lune décrit une trajectoire quasi circulaire autour de la Terre.
1. Exprimer la valeur G 1 , du champ gravitationnel dû à la Terre, en un point A situé sur la trajectoire du centre de la
Lune, à une distance d1 du centre de la Terre.
2. Exprimer la valeur G 2 du champ gravitationnel dû à la Lune, au même point A lorsqu'il est situé à la distance d2 du
centre de la Lune.
3. Comparer ces valeurs lorsque d2 = 747.102 km.
4. Faire un schéma et représenter les deux vecteurs 1 et 2 en respectant les proportions. Représenter la direction et
le sens de la force gravitationnelle qui agit sur une sonde spatiale située au point A.
Données : distance
du centre de la Lune au
centre de la Terre d1 = 384 x 103 km, masse de la Terre : MT =
24
22
5,98 x 10 kg ; masse de la Lune : ML = 7,54 x 10 kg ; G = 6,67 x 10 - Il S.I.
Exercice 8 :
1. La valeur de la force
par la Terre ?
TL
exercée par la Terre sur la Lune est-elle supérieure, inférieure ou égale à la valeur de la force
2. Quel est l'effet principal de la force
TL?
3. Citer l'un des effets, observable sur Terre, de
4. Pourquoi les effets de
TL sont-ils
LT
plus importants que ceux de
LT ?
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LT
exercée