Délégation de Safi Safi
Lycée Mohamed belhassan elouazani
ACTIVITE-Travail et énergie potentielle de pesanteur
ACTIVITÉ : UNEAUTREFORMED’ÉNERGIE On considère la situation suivante:
1ère étape : sur un chantier, une grue soulève un conteneur de masse 100 kg depuis le sol jusqu'au bord de la plate-forme finale d'un immeuble, située 20 m plus haut. Elle exerce ainsi une force ⃗F non constante sur le conteneur par l'intermédiaire d'un câble.
2ème étape : mal positionné, le conteneur d'abord immobile bascule dans le vide et écrase un véhicule stationné au bas de l'immeuble.
On veut étudier le mouvement du système {conteneur} dans le référentiel terrestre muni du repère (O, ⃗k ) entre les états suivants:
• état A conteneur immobile au sol, (repérée par l'altitude zA du centre d'inertie du conteneur)
• état B conteneur immobile sur la plate-forme, (repérée par l'altitude zB du centre d'inertie du conteneur).
• état C conteneur immobile au sol après le choc avec le véhicule.
1) Représenter sur un schéma, le système et les forces extérieures exercées, sur le conteneur, entre les états A et B, puis entre les états B et C.
Un solide en mouvement possède une énergie cinétique et de ce fait peut agir sur l'extérieur (sur les objets qui l'entourent). Par extension, on dira qu'un système qui a la capacité de fournir du travail au milieu extérieur possède de l'énergie.
2) Le conteneur possède-t-il de l'énergie cinétique dans l'état A ? dans l'état B ? dans l'état C ?
3) Possède-t-il cependant une énergie liée à sa position dans l'état A ? dans l'état B ? dans l'état C ? Justifier.
4) L'énergie, liée à la position du conteneur par rapport au sol, est appelée énergie potentielle. On note EPA
l'énergie potentielle du conteneur en A.
Chercher la définition du terme « potentielle », Comparer les énergies EpB et EPC, puis EpA et EpB.
5) Donner l'expression du travail du poids WAB ( ⃗P ) lorsque le conteneur passe de la position A à la position B. Ce travail est-il moteur ou résistant ?
6) En utilisant le théorème de l'énergie cinétique, donner l'expression du travail de la force ⃗F exercée par le câble sur le conteneur entre les états A et B. Ce travail est-il moteur ou résistant ?
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7) Quelle force est à l'origine de l'augmentation de l'énergie potentielle quand le conteneur passe de l'état A à l'état B ? Le travail de cette force dépend-t-il du trajet suivi par son point d'application ?
Proposer une expression pour la variation EpB - EpA de l'énergie potentielle.
8) Comment le conteneur peut-il fournir du travail au milieu extérieur à partir de l'état B ?
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