Activité énergie

Activité :
La conservation de l’énergie
I – Energie cinétique
1- De quoi dépend l’énergie cinétique : Faire l’activité crash test
http://scesphys.free.fr/aniphyspro/AP315-cinetic.swf
2- Relation de l’énergie cinétique
http://physiquecollege.free.fr troisième : choisir énergie cinétique 1
L’énergie cinétique d’un scooter :
Entrer les masses du pilote et du passager, valider, accélérer en tournant la manette des gaz.
Noter la masse totale ( scooter + pilote + passager ) =
kg puis compléter le tableau en choisissant seulement
quelques valeurs :
V (m/s)
0
Ec (kJ)
0
kJ signifie kilojoule, c’est l’unité de l’énergie ( 1kJ=1000J)
Tracer avec le tableur le graphique l’énergie cinétique en fonction de la vitesse.
L’énergie cinétique est-elle proportionnelle à la vitesse ? Justifier :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Dans le tableur, ajouter le carré de la vitesse, puis faire tracer le graphique de l’énergie cinétique en fonction du
carré de la vitesse.
V (m/s)
0
V2 (m/s)
0
Ec (kJ)
0
L’énergie cinétique est-elle proportionnelle au carré de la vitesse ? Justifier :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Energie cinétique d’un skater : L’énergie cinétique est-elle proportionnelle à la masse ?
http://phet.colorado.edu/en/simulation/energy-skate-park )
Modifier la hauteur de départ du skater. Qu’observe-t-on ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Qu’observe-t-on si on se place sur la Lune ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Se replacer sur la Terre.
L’énergie cinétique est-elle proportionnelle à la masse ?
Pour répondre à cette question change de skater et note sa masse ainsi que son énergie cinétique en kJ.
skater
Garçon
Fille
Chien
Balle
Masse (kg)
Ec ( kJ)
L’énergie cinétique est-elle proportionnelle à la masse ? Justifier :…………………………………………………………
II- Energie potentielle
1- Mise en évidence : Le moulin à eau
http://scesphys.free.fr/aniphyspro/AP315-cinetic.swf : Faire l’activité puis répondre aux questions
À quoi est due la chute de l’eau sur les pales du moulin ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Qu’est-ce qui a été changé dans le réglage du montage ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Comparer les vitesses de l’eau au moment du contact avec les pales du moulin
Rédiger une phrase en observant les deux photos, et en utilisant les mots : énergie cinétique, hauteur et vitesse:
Plus la hauteur de chute est ………………………….., plus la vitesse de l’eau, en bas de la hauteur de chute, est…………………
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Plus on lâche un objet d’une hauteur ………………………………, plus sa vitesse lorsqu’il atteint le point bas est
……………………….., plus son énergie cinétique au point bas est ………………………………..
2- Application
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/terminale_TS/chuteLibre.htm
Pour différentes hauteurs de balle, relever la vitesse atteinte par la bille à l’arrivée au sol. Conclure
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/troisieme/energie/energie_cinetique_qcm.htm
3- Centrale hydroélectrique
http://www.pedagogie.ac-nantes.fr/94630399/0/fiche___ressourcepedagogique/&RH=1309459107744
Pourquoi l’eau du lac s’écoule-t-elle dans la conduite forcée ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Rappeler le nom et l’expression de l’énergie qui est à l’origine du mouvement de rotation de la turbine ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Sur le schéma, au niveau du lac de retenue, apparaît une autre forme d’énergie. Comment se nomme-t-elle ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
On admettra que l’énergie potentielle de pesanteur est proportionnelle à l’altitude et vaut Epp= mgz où m est la
masse le l’objet (eau ici), g l’intensité de pesanteur et z l’altitude de l’objet.
Pour répondre aux questions suivantes aider vous du simulateur suivant :
https://phet.colorado.edu/fr/simulation/fluid-pressure-and-flow
De quels paramètres dépend l’énergie cinétique de l’eau à la sortie du barrage ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Conclure : Expliquer ce qui se passe d’un point de vue énergétique lorsque l’eau passe de la retenue en hauteur au
bas de la conduite forcée:
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Pour les différents exemples en quoi est convertit l’énergie ?
http://monsieur.bareilles.free.fr/animations/fichiers/barrage_hydroelectrique.swf
http://www.collegelouisguilloux.fr/pedagogique/physique/Les%20energies/117c.swf
http://www.collegelouisguilloux.fr/pedagogique/physique/Les%20energies/117a.swf
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III- Energie mécanique
1- mise en évidence
http://www.pedagogie.ac-nantes.fr/1288734621022/0/fiche___ressourcepedagogique/&RH=1161017354093
a) La bille à l'arrêt en bas du dispositif :
possède de l'énergie de position
possède de l'énergie cinétique
ne possède pas d'énergie
b) Le cylindre à l'arrêt en haut du dispositif :
possède de l'énergie de position
possède de l'énergie cinétique
ne possède pas d'énergie
c) Le cylindre à la fin de sa chute en bas du dispositif :
possède de l'énergie de position  possède de l'énergie cinétique  ne possède pas d'énergie
d) En bas du dispositif, dans quel sens la conversion d'énergie s'effectue-t-elle ?
de la bille vers le cylindre
du cylindre vers la bille
e) Diagramme d'énergie à compléter :
est convertie en
L'énergie _____________ du cylindre
énergie _____________de la bille
2- Cas d’un objet en chute libre
http://physiquecollege.free.fr
Ep signifie : énergie de position, Ec : énergie cinétique et Em : énergie mécanique
Dans le tableau compléter avec : augmente diminue constante maximale ou nulle
de z1 à 0
Pour l’objet lâché
de z1 à z2
Pour l’objet lancé verticalement
Pour l’objet lancé
z= 0
z= z1
z= z2
z= 0
z= z1
z= z2
Ep
Ec
Em
de z2à z1
de z1 à 0
Ep
Ec
Em
Ep
Ec
Em
Que peut-on dire de l’énergie mécanique au cours de ces expériences?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3- Application
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/premiere_1S/EnergieCinetique.htm
Additionner les 2 dernières lignes de chaque tableau.
Que peut-on dire de l’énergie mécanique au cours de cette expérience?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Conclure
4- Cas du pendule
Faire l’activité
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/premiere_1S/pendule_energie_cinetique_vites
se_potentielle_activite_experimentale.htm
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5- Conclusion
L'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un
mouvement… L’unité d’énergie est le Joule (J)
L’énergie potentielle est liée à la…………………………
L’énergie cinétique est liée à la ……………………………
Énergie cinétique
L’énergie cinétique Ec (en joule)
d’un système de masse m (en kg)
se déplaçant à la vitesse v (en m.s-1)
s'exprime :
Ec = m v 2
Énergie potentielle de pesanteur
L’énergie potentielle de pesanteur Epp (en joule) d’un
système de masse m (en kg)
dont l'altitude du centre d'inertie est z (en m)
s'exprime :
Epp= m g z
où g est l’intensité du champ de pesanteur (N.kg-1).
Énergie mécanique
La somme de ces 2 énergies constitue l’énergie mécanique du système notée Em.
Ainsi, Em= Ec + Epp.
http://www.ostralo.net/5_sites/flash/energie.swf
V- Applications
Le skater : http://phet.colorado.edu/fr/simulation/energy-skate-park
Les montagnes russes :
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/troisieme/energie/energie_potentielle_cinetique_me
canique.htm
On s’intéresse à la partie du parcours à l’intérieur de la montagne : A l’intérieur de la montagne, le parcours est-il
plat ? Justifier :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Cas de non conservation de l’énergie :
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/terminale_TS/nonConservation.htm
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/terminale_TS/chuteFrottementCone.htm
VI- Analyse quantitative
1- Etude de la chute libre
Utilisation de généris :Utiliser la fiche méthode n°8
Obtention de la trajectoire
Etalonner et donner l’origine du mouvement.
Réaliser le pointage.
Calcul des énergies
Calculer, à l’aide du tableur, l’énergie cinétique Ec, l’énergie potentielle Ep et la somme des deux : il vous faudra
donc d’abord calculer Vx et Vy (qui sont des grandeurs dérivées).
Affichage des courbes Ec(x), Ep(x) et Em(x)
Exploitation des mesures
Décrire l’évolution de l’énergie cinétique au cours de la trajectoire.
Décrire l’évolution de l’énergie potentielle au cours de la trajectoire.
Décrire l’évolution de la somme de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle au cours de la trajectoire.
Peut-on négliger les frottements pour cette expérience ?
2- Etude d’un mouvement parabolique
Utilisation de généris : Utiliser la fiche méthode n°8
On veut dans le tableau les grandeurs V, Ec, Ep et Em et afficher les graphiques Ec, Ep et Em en fonction de t.
Analyser les courbes.
Même travail que dans le 1Après le travail : http://www.funderstanding.com/coaster
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