L`énergie mécanique

3ème
Chapitre 10 – L’énergie mécanique - Exercices
Exercice 1 : Vitesses et distances
1) Où se trouve-t-on s’il on voit les panneaux de vitesses autorisées de 50 km/h, 90 km/h
et 130 km/h ?
2) Répondez à ce QCM : (une seule réponse est bonne)
a) L’alcool est responsable d’accident mortel :
A. dans 1 cas sur 3 ;
C. Dans une voiture rouge uniquement ;
B. chez les 65-85 ans uniquement; D. Principalement le jour ;
b) La fatigue :
A. N’a aucune incidence sur la conduite ;
B. Multiplie par 400 le risque d’accident ;
C. Equivaut à 0,5 g d’alcool dans le sang ;
D. Est responsable de 9000 morts par an ;
c) La limitation de vitesse n’est pas respectée par :
A. ; 20 % des hommes ;
C. 80 % des femmes ;
B. Surtout les 40-55 ans ;
D. 28 % des français ;
d) La violence d’un choc à 50 km/h sur un piéton équivaut à :
A. Aucun dommage corporel ;
C. Une mort certaine ;
ème
B. Tomber du 3 étage d’un immeuble ;
D. Tomber d’un mètre de hauteur ;
3) Un calcul rapide, mais approximatif, permet d’évaluer la distance d’arrêt DA (en m) en
fonction de la vitesse v du véhicule (en km/h) :
- Quel est ce calcul ? : ………………………………………………………………..
- Complétez le tableau suivant en effectuant ce calcul :
v (km/h)
30
50
90
130
DA (m)
4) Voici un schéma, ci-dessous, représentant les distances de réaction, de freinage et
d’arrêt à différentes vitesses ; commentez les distances d’arrêt de ce schéma avec
celles que vous venez de calculer selon la vitesse.
3ème
Chapitre 10 – L’énergie mécanique - Exercices
Exercice 2 : Vitesses de rotation et de révolution de la Terre
Les résultats seront donnés arrondis avec 2 chiffres décimaux.
La Terre est assimilée à une sphère dont le rayon moyen est RTerre = 6371 km. La Terre
effectue une rotation en 23 h 56 min 04 s (1 jour) ; la Terre effectue une révolution autour du
Soleil en 365,257 jours et se situe à une distance dTerre-Soleil = 149 587 444 km de celui-ci :
1) Calculez le périmètre p de la terre ;
2) Quelle est la vitesse de rotation de la Terre en m/s puis km/h ?
3) A quelle vitesse tourne la Terre autour du Soleil, en km/s ?
4) Pourquoi ne ressent-on pas ces vitesses de rotation et de révolution de la Terre ?
Exercice 3 : Histoire de ballons
Les résultats seront donnés arrondis avec 2 chiffres décimaux.
On a un ballon 1, de masse m1 = 5 kg, qui est lancé verticalement vers le haut d’une hauteur
initiale hA = 100 m (point A) avec une vitesse v1A = 246 km/h :
1) Calculez les énergies cinétique, potentielle et mécanique du ballon 1 au point A,
notées : Ec1A, Ep1A et Em1A ;
2) Calculez la hauteur maximale hB (point B) qu’atteindrait le ballon 1 ;
3) Au point C d’une hauteur hC = 250 m, calculez les énergies cinétique, potentielle et
mécanique du ballon 1, notées : Ec1C, Ep1C et Em1C ;
4) Quelle est la vitesse v1C du ballon 1 au point C en m/s puis en km/h ?
En fait, ce ballon 1, à la hauteur hC, percute lors de son ascension un autre ballon, le ballon 2,
de masse m2 = 3 kg, qui est sans vitesse ;
5) Calculez les énergies cinétique, potentielle et mécanique du ballon 2 au point C
notées : Ec2C, Ep2C, Em2C ;
Lors de la collision, toute l’énergie cinétique du ballon 1 est transférée au ballon 2 :
6) Quelles sont alors les nouvelles valeurs des énergies cinétiques des ballons 1 et 2,
notées E’c1C et E’c2C ?
7) Quelles sont alors les nouvelles énergies mécaniques des ballons 1 et 2 au point C,
notées E’m1C et E’m2C ?
8) Calculez la vitesse v’2C du ballon 2 lorsqu’il part vers le haut, après avoir été percuté
par le ballon 1, en m/s puis en km/h ;
9) Calculez alors la hauteur maximale hD (point D) que va atteindre le ballon 2 ;
10) Comment expliquez-vous que hB  hD ?
11) Quelle vitesse v’1A le ballon 1 aura-t-il lorsqu’il retombera au sol, en m/s puis en
km/h ?
12) Lors d’une chute libre sans frottements, comme dans cet exercice, un objet obéit à la
loi mathématique suivante : d = ½ g t², avec d la distance parcourue en mètre, g
l’intensité de pesanteur et t le temps mis pour parcourir la distance d en seconde ;
calculez le temps t mis par le ballon 1 pour atteindre le sol lors de sa chute après la
collision.