PILE : Chaîne d'énergie

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1 PILE : Chaîne d'énergie Energie chimique Usuellement énergie électrique Travail électrique Energie interne (thermique) filament cinétique et potentielle des atomes Chaleur Rayonnement Energie interne (thermique) du milieu ambiant -

2 Les sources d'énergie naturelles sont : le Soleil (énergie solaire), le vent (" éolienne), l'eau en mouvement (" hydraulique), les muscles (" musculaire), le charbon, le pétrole et le gaz naturel, (" fossile) l'uranium (" nucléaire), la biomasse (" verte), l'eau chaude souterraine (" géothermique). Un réservoir contient une quantité finie d'énergie et s'épuise. D'une manière générale, on dit que l'énergie qu'on utilise est consommée. On distingue les énergies renouvelables (solaire par exemple) et non renouvelables (fossiles par exemple). Deux automobilistes utilisent des véhicules à essence identiques et effectuent le même trajet, le jour, dans les mêmes conditions. L un roule tous phares allumés, l autre tous phares éteints. À l arrivée, la deuxième voiture (phares éteints) aura-t-elle consommé plus, moins ou autant de carburant que la première? Justifiez votre réponse.

3 Dans le cas d un barrage, on a coutume de dire que : "l énergie hydraulique est utilisée pour produire de l électricité. : En vous aidant éventuellement d un schéma décrivez et expliquez scientifiquement ce mode de production.

4 Travail pesanteur Energie potentielle eau Réservoir d'énergie Energie cinétique eau Travail forces de pression Energie cinétique turbine Travail mécanique (convertisseur) Générateur : Energie cinétique + potentielle électrique Travail électrique (usuellement énergie électrique)

5 TAHITI 2007 Deuxième partie de la composante majeure : sciences expérimentales et technologie (8 points) Les questions prennent appui sur 3 documents : A, B, C. 1. Première étape : analyse critique des documents proposés en faisant appel à vos propres connaissances. Question 1 : A partir du document A : 1.1. nommez la source d énergie correspondant à chaque photo indiquez pour la photo 3 les grandes étapes des transformations énergétiques. Question 2 : Proposez une définition argumentée d une énergie renouvelable. En cohérence avec votre définition, donnez trois exemples d énergies renouvelables et d énergies non renouvelables. Question 3 : Expliquez en quoi les documents A et B apportent des informations complémentaires pour choisir une énergie compatible avec un développement durable. Question 4 : A partir du document C : 4.1. quelles sont les principales connaissances scientifiques évoquées à la base des hypothèses émises? 4.2. indiquez le rôle du débat entre chercheurs dans la construction des savoirs scientifiques. Deuxième étape : exploitation des documents pour présenter, en un texte de deux pages maximum, des éléments d une démarche d investigation telle qu elle est prévue dans les programmes du cycle 3 de l école primaire. Question 5 : A partir de l analyse réalisée dans la première étape, vous indiquerez en référence aux programmes de sciences et technologie de l école, un problème qui pourrait être traité au cycle 3. Vous présenterez ensuite, à partir de cette situation, des éléments d une démarche d investigation. Question 6 : Quelles connaissances les élèves pourront aborder ou acquérir au cours des activités choisies? Composante majeure sciences expérimentales et technologie MST-07-PG6 Page : 3/7

6 Document A D après TDC n avril 2006 Composante majeure sciences expérimentales et technologie MST-07-PG6 Page : 4/7

7 Document B D après «La chimie dans notre univers quotidien» Livret de l enseignant pour les élèves de CM1 et CM2 Composante majeure sciences expérimentales et technologie MST-07-PG6 Page : 5/7

8 Document C Extrait de Courrier international hors série «Trop chaud», oct., nov., déc Composante majeure sciences expérimentales et technologie MST-07-PG6 Page : 6/7

9 DEPENDANCE DE L'ENERGIE EN FONCTION DE LA MASSE ET DE LA VITESSE Considérons deux objets identiques animés de la même vitesse. Il est évident que le mouvement est double de celui d'un objet unique. Le mouvement est donc proportionel à la quantité de matière, donc à la masse. Nous démontrons ci-dessous que l'énergie est proportionnelle au carré de la vitesse. Considérons deux masses identiques, reliées par une ficelle, tournant autour de leur centre de gravité à la vitesse V, et voyons ce que cela donne, vu d'un référentiel où le centre de gravité est animé de la vitesse V. Supposons que l'énergie soit une fonction, inconnue f(v) de la vitesse : En dérivant deux fois, on obtient : Le coefficient ½ vient du choix du coefficient 1 pour l'énergie potentielle mgh. Retour à : IUFM/CRPE