PROJECTILE ÉNERGÉTIQUE Séance 1 -Introduction -Cahier des charges -Réflexion et discussion sur l’énergie -Devoirs • Regardons ces vidéos • <iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/mC9HDJQ6Eus" frameborder="0" allowfullscreen></iframe> • https://www.youtube.com/watch?v=mmfn5As4G5o • https://www.youtube.com/watch?v=mC9HDJQ6Eus La science du sport Le cahier des charges • Mise en situation : Le MEESR, Ministère de l’Éducation, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche, souhaite augmenter l’accès à la science pour les élèves du secondaire. Pour cela, il souhaite montrer que les sciences se trouvent partout dans notre quotidien. Ceci augmentera, selon le Ministère, l’intérêt des sciences chez les jeunes. Pour cette occasion, chaque école du secondaire s’est faite attribuer un domaine de la vie quotidienne. L’orientation offerte à notre école est le sport. Pour relier cette orientation avec la science, nous allons comparer l’énergie mécanique totale de deux sports que vous choisirez en équipe de quatre. Les équipes et les sports devront être approuvés par votre enseignant. Vous devez donc choisir vos sports, construire un protocole, faire votre prise de données sur le terrain, vérifier la similitude entre les données prise sur le terrain et celle d’un logiciel (Excel) et faire un rapport de laboratoire. Vous devrez compléter votre cahier de charges au fur et à mesure de l’expérience. Les sports que vous choisirez doivent répondre à certains critères. Tout d’abord, les activités choisies doivent être différentes pour les deux analyses. Par la suite, les sports doivent projeter un objet dans les airs. Vous pouvez donc calculer l’énergie mécanique d’un lancer d’objet, d’un botté de ballon, vous pouvez utiliser une raquette ou un bâton, etc. Le dernier critère est qu’il faudra vérifiez que votre école possède l’équipement nécessaire ou que vous puissiez le fournir. Le cahier des charges, votre participation, votre éthique de travail tout au long du projet et votre rapport de laboratoire seront évalués. Qu’est-ce que l’énergie ? • Que connaissez-vous de l’énergie ? • Existe-t-il différentes formes d’énergie ? • Comment serait-il possible de la calculer ? • Quelle est la différence entre énergie et force ? Les formes d’énergie • Énergie mécanique • Exemples : lancer un ballon, un crayon qui tombe • Énergie thermique • Exemples : la neige qui font, une soupe chaude • Énergie chimique • Exemples : photosynthèse, combustion d’un gaz • Énergie rayonnante • Exemples : four micro-onde, rayon X PROJECTIL ÉNERGÉTIQUE Séance 2 -Retour sur dernier cours (remise du devoir) -Préparation du laboratoire -Élaboration du protocole -Devoirs Préparation du laboratoire • But : (Insérer but) Préparation du laboratoire • Contrainte : (Insérer contrainte) • Placez-vous en équipe pour l’élaboration de votre protocole • Faites valider le protocole lorsque celui-ci est complété Protocole Prochain cours • N’oubliez pas d’apportez le matériel nécessaire pour le laboratoire du prochain cours ! PROJECTILE ÉNERGÉTIQUE Séance 3 -Introduction et explications -Laboratoire (au gymnase) -Retour et Devoir PROJECTILE ÉNERGÉTIQUE Séance 4 -Introduction et explications -Laboratoire (à l’informatique) -Retour et Devoir CONSERVATION DE L’ÉNERGIE (Partie 1) Séance 5 -Discussion sur la question -Retour sur les énergies mécaniques -Conservation de l’énergie -Jeu questionnaire Kahoot QUESTION ? En fonction du graphique de la deuxième partie du laboratoire, pourquoi la vitesse diminue-t-elle et augmente-t-elle ? (Aller à la page X) Énergie potentielle gravitationnelle Ep=1/2mgh Où m est la masse [kg] g est la constante gravitationnelle [m/s2] Ep est l’énergie potentielle [J] Énergie cinétique Ec = 1/2mv2 Où m est la masse [kg] v est la vitesse [m/s] Ec est l’énergie cinétique [J] ÉNERGIES MÉCANIQUES DÉFINITION: ÉNERGIE MÉCANIQUE « L’énergie mécanique correspond à la somme des énergies cinétiques et des énergies potentielles du système » (Séguin, M., 2010, p.345) Etotale = Ec +Ep DÉFINTION CONSERVATION DE L’ÉNERGIE Le principe de la conservation de l’énergie dit que pour tout système isolé, « les forces peuvent transférer de l’énergie d’une composante du système à une autre, mais la quantité totale d’énergie est conservée ». (Séguin, M., 2010, p.314) Ei = Ef CONSERVATION DE L’ÉNERGIE L’énergie ne se perd pas, mais se transforme Énergie potentielle gravitationnelle Énergie cinétique Sandrine lâche une balle de 0,6 kg à partir d’une hauteur de 3 m audessus du sol. Déterminer la vitesse de la balle au moment où la balle frappe le sol. 3m Exemple JEU QUESTIONNAIR E KAHOOT Q1: Laquelle des équations suivantes expriment le principe de conservation de l’énergie? a) b) c) d) e) Etotale = EC + Ep EI = Ef EC = EP Toutes ses réponses Aucune de ses réponses JEU QUESTIONNAIRE KAHOOT Q2: L’énergie potentielle gravitationnelle peutêtre elle négative? a) Vrai b) Faux JEU QUESTIONNAIRE KAHOOT Q3: Que se passe-t-il avec l’énergie cinétique d’un ballon lorsqu’il atteint sa hauteur maximale? a) L’énergie cinétique du ballon se transforme en énergie potentielle gravitationnelle lorsque le ballon a atteint sa hauteur maximale. L’énergie potentielle gravitationnelle est égale à l’énergie cinétique que la balle avait au départ. . b) L’énergie cinétique ne change pas. Cependant, lorsque le ballon est à sa hauteur maximale, le ballon possède également une énergie potentielle gravitationnelle. c) L’énergie cinétique disparaît. Le ballon n’a plus d’énergie une fois qu’il atteint sa hauteur maximale, car sa vitesse est nulle. d) L’énergie cinétique devient nulle. Étant donné que l’énergie ne se perd pas, le ballon a une énergie potentielle. L’énergie potentielle est seulement présente lorsque le ballon a atteint sa hauteur maximale. JEU QUESTIONNAIRE KAHOOT Q4: Que se passe-t-il avec l’énergie potentielle lorsque l’on laisse tomber un balle au sol? a) L’énergie potentielle gravitationnelle reste identique. Il n’y a pas d’énergie cinétique puisque la balle touche le sol. b) L’énergie potentielle gravitationnelle devient nulle. Étant donné que l’énergie ne se perd pas, le ballon a une énergie cinétique. L’énergie cinétique est seulement présente lorsque le ballon frappe le sol. c) L’énergie potentielle gravitationnelle se transforme en énergie cinétique. Lorsque le ballon frappe le sol, l’énergie potentielle gravitationnelle s’est complétée transformer en énergie cinétique. Ainsi, l’énergie potentielle gravitationnelle de départ est égale à l’énergie cinétique lorsque le ballon frappe le sol. JEU QUESTIONNAIRE KAHOOT CONSERVATION DE L’ÉNERGIE ? (Partie 2) Séance 6 -Retour sur le dernier cours -Discussion sur la question -Énergies ‘’non conservatives’’ -Explication pour le rapport QUESTION ? Pourquoi les données obtenues ont une différence significative selon la méthode utilisée ? (Aller à la page X) DÉFINITION: ÉNERGIE NON CONSERVATIVE « Une énergie non conservative est une énergie qui, en subissant un transfert et/ou une transformation, sort d’un système donné» Etotale = Ec +Ep + Enc Exemples d’énergies non conservative • Chaleur : • L’énergie thermique d’un feu de camp est dissipé dans l’environnement • Friction : • Une partie de l’énergie mécanique fournie à la bicyclette est perdu par la friction avec le sol Rappel important ! • Rien ne se perd ! : • Aucune énergie ne disparaît. L’énergie quitte un système donné ou est transformée. • Question: Si le système donné est l’univers entier, quelle sont les énergies non conservatives ? Connaissez-vous d’autres exemples d’énergies non conservatives ? Préparation du rapport • Instruction pour la rédaction du rapport • Date de remise : (Insérer date) • Rédaction : Suivre les consignes du cahier des charges