théorème de l’énergie cinétique ? T STI2D

7 ^B expérimentale ^Activité

Comment vérifier expérimentalement le

théorème de l’énergie cinétique ? T STI2D

Capacités : - Ecrire et exploiter l’expression du travail d’une force constante ou d’une couple de moment constant - Associer une variation d’énergie cinétique au travail d’une force ou d’un couple

UTILISER L’ACTIVITE EXEPERIMENTALE 7A !

Réfléchissons un peu avant de commencer…

Reprendre l’étude de l’activité expérimentale précédente.

Schématiser de nouveau la situation de profil, identifier les actions mécaniques s’exerçant sur le skieur et représenter les forces associées.

Données : Masse du skieur et de son équipement : m = 63,1 kg.

Force de traction de la voiture : Fm = 400 N.

Intensité de la pesanteur : g ≈ 10 m/s².

Echelle : 1 cm <-> 200 N

On souhaite vérifier le lien entre le travail des forces exercées sur le skieur et la variation d’énergie cinétique de celui-ci.

Donner l’expression du travail WAB de chacune des forces mises en jeu entre deux positions A et B séparées par une distance d.

Donner l’expression de l’énergie cinétique EcA et EcB du skieur aux positions A (t=0, vitesse nulle) et B (instant quelconque, vitesse v).

Théorème de l’énergie cinétique : La variation d’énergie cinétique d’un solide entre deux positions A et B est égale à la somme des travaux des forces extérieures appliquées au solide entre A et B.

= ∑

−

= Ec

Ec

W

∆ Ec

Comment s’écrit le théorème de l’énergie cinétique entre les points A et B ?

Quelle sera la vitesse du skieur au bout de 10m ? de 20 m ? de 30 m ? Exprimer ces vitesses en m.s^-1 puis en km.h^-1. Commenter les valeurs trouvées. Le skieur peut-il tenir plus de 30 m ? Qu’a-t-on négligé par rapport à la réalité ?

Vérification du théorème grâce au pointage manuel

Reprendre les résultats trouvés lors de l’activité 7A, notamment les vitesses et positions du mobile à différents instants.

Vérifier le théorème de l’énergie cinétique entre les deux positions A (t=0) et B (t=1,0s). Effectuer les calculs nécessaires et conclure.

Vérification du théorème grâce au pointage informatique

L’objectif est de vérifier, à chaque instant t, le théorème de l’énergie cinétique. Pour cela, reprendre les étapes de l’activité 7A :

Démarrage du logiciel et ouverture de la vidéo Choix de l’origine des dates

Etalonnage Pointage

APPELER LE PROFESSEUR Enregistrement du tableau de mesures sous le format de Regressi

Exploitation des données dans Regressi Création des grandeurs vitesse et énergie cinétique - créer la grandeur calculée v.

- créer la grandeur calculée Ec.

- visualiser la courbe Ec = f(x).

- modéliser la courbe.

APPELER LE PROFESSEUR

Expliquer clairement en quoi le tracé de cette courbe permet la vérification du théorème de l’énergie cinétique.

Conclusions

Rédiger avec le professeur une conclusion…

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