ENERGIE CINETIQUE ENERGIE DE POSITION- ENERGIE MECANIQUE. Un véhicule en mouvement possède une énergie cinétique.

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1 Chapitre 3 : ENERGIE CINETIQUE ENERGIE DE POSITION- ENERGIE MECANIQUE I-L énergie cinétique Un véhicule en mouvement possède une énergie cinétique. 1-Energie cinétique et masse a-etude graphique : On a porté sur un graphique l énergie cinétique de différents véhicules en mouvement de masses différentes roulant à une vitesse de 90 km/h, soit 25 m/s. Attention ici la vitesse est constante, c est la masse du véhicule qui varie. b-exploitation graphique : La représentation graphique de l énergie cinétique en fonction de la masse donne une droite : l énergie cinétique est donc proportionnelle à la masse. Ec = k x m c-conclusion L énergie cinétique est donc proportionnelle à la masse. 2-Energie cinétique et vitesse

2 a-etude graphique : On a porté sur un graphique l énergie cinétique d un même véhicule de masse 2000 kg, en mouvement, roulant à différentes vitesses. Attention ici la masse du véhicule est constante, c est la vitesse du véhicule qui varie. Tracer l énergie cinétique en fonction de la vitesse puis l énergie cinétique en fonction du carré de la vitesse (v 2 ) b-exploitation graphique : La représentation graphique de l énergie cinétique en fonction de la vitesse ne donne pas une droite mais une courbe : l énergie cinétique et la vitesse sont donc deux grandeurs non proportionnelles. La représentation graphique de l énergie cinétique en fonction du carré de la vitesse donne une droite : l énergie cinétique est donc proportionnelle au carré de la vitesse. c-conclusion L énergie cinétique est donc proportionnelle au carré de la vitesse. 3-Conclusion : Un objet de masse m et animé d une vitesse v possède une énergie de mouvement, appelée énergie cinétique Ec : Ec = x m x v 2 Ec en joule (J) m en kilogramme (kg) v en mètre par seconde (m.s -1 )

3 II-L énergie de position (potentielle de pesanteur) 1-L énergie de position (potentielle de pesanteur) L énergie de position (ou énergie potentielle de pesanteur) d un objet de masse m est l énergie qu il possède du fait de son interaction avec la Terre. La valeur de cette énergie dépend de la position (ou altitude) de l objet par rapport à la Terre. E pp = m x g x z m en kilogramme (kg) g en newton par kilogramme (N.kg -1 ) z en mètre (m) 2-Exercices d application : Exercice 1 : Une pomme de masse 50 g se trouve à 1,5 m du sol. Déterminer son énergie potentielle de pesanteur. Exercice 2 : L A380 de masse 400 tonnes, vole à une altitude de 10 km. Déterminer son énergie potentielle de pesanteur. III-L énergie mécanique lors d une chute. 1-Définition Pour tout corps qui chute, on définit l énergie mécanique comme étant la somme de l énergie cinétique et l énergie de position : E m = E c + E pp 2-Lors d une chute d un objet : Lors de la chute d un objet, l augmentation de son énergie cinétique s accompagne d une diminution de son énergie de position.

4 Si l on néglige les frottements de l air lors d une chute, on pourra alors considérer l énergie mécanique constante au cours d une chute. 3-Exercices d application : Un skieur part du haut de la montagne au point A et arrive en bas de la montagne au point E. A C B 1-Lors de la descente du skieur on néglige les frottements de l air et de la neige. Comment varie l énergie cinétique, l énergie de position et l énergie mécanique du skieur lors du trajet : a-ab b-bc c-cd d-de 2-En supposant que les frottements ne sont plus négligés, sous quelle forme d énergie, l énergie cinétique est-elle transformée? D E IV-Exercices d application. Exercice 1 : Conversion de vitesse. 1-1 Convertir les vitesses suivantes en m/s. 60 km/h, 90 km/h, 130 km/h. 1-2 Convertir les vitesses suivantes en km/h. 50 m/s, 25 m/s, 30 m/s.

5 Exercice 2 : Usain Bolt et calcul d énergie cinétique. Usain Bolt détient le record du monde du 100 m avec un temps de 9,56 s. 2-1 Calcul la vitesse moyenne d Usain Bolt lors de son 100 m. 2-2 Convertir cette vitesse en km/h. 2-3 Sachant que la masse d Usain Bolt est de 86,0 kg, déterminer alors son énergie cinétique atteinte lors de ce 100 m. Exercice 3 : Calcul de la vitesse d un TGV. Le 26 mars, la SNCF a présenté officiellement la rame du record du monde à la presse. Le TGV de masse 268 tonnes possédait alors une énergie cinétique de 2,70 x 10 9 J. 3-1 Déterminer alors la vitesse atteinte par le TGV lors de ce record du monde. 3-2 Convertir cette vitesse en km/h. Exercice 4 : Calcul de la masse d un A380. Un avion se déplace à une vitesse de 1,25 x 10 3 km/h. Sachant que son énergie cinétique en mouvement est de 1,0 x J. 4-1 Déterminer alors sa masse en kg 4-2 Déterminer alors sa masse en tonnes.

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