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S’amuser pour faire le plein d’énergie ? corrigé de la page 303
COMPÉTENCES
■ Mettre en œuvre un raisonnement logique simple pour résoudre un problème
■ Pratiquer le calcul numérique et le calcul littéral
CORRIGÉ 1. L’élève a besoin de réussir à :
• Identifier les différentes formes d’énergie qui interviennent.
Réponse :
Lorsque Louis est en mouvement sur la tyrolienne plusieurs formes d’énergie voient leur valeur évoluer :
• l’énergie cinétique, liée à sa vitesse plus ou moins grande ;
• l’énergie de position, liée à son altitude plus ou moins grande ;
• l’énergie thermique, liée à la valeur plus ou moins grande de la température de la poulie, citée dans le document 2.
2. L’élève a besoin de réussir à :
• Relever les grandeurs nécessaires pour connaître l’énergie au départ et à l’arrivée de la tyrolien- ne.
Réponse :
La masse de Louis est m = 50 kg.
Au départ de la tyrolienne, sa vitesse est nulle et il se trouve à 153 m d’altitude.
À son arrivée dans la zone de freinage, Louis a une vitesse de 100 km/h et une altitude nulle.
3. L’élève a besoin de réussir à :
• Calculer les valeurs des énergies cinétiques et de position au départ et à la fin de la tyrolienne.
Réponse :
On peut calculer l’énergie cinétique et l’énergie de position de Louis au départ de la course et à l’arrivée.
Tout d’abord Ec = × m × v2
avec m en kg et v en m/s, et d’après le document 3 : Ep = m × g × h.
Donc, au départ l’énergie cinétique Ec.i est nulle puisque la vitesse est nulle.
L’énergie de position initiale Ep.i vaut
Ep.i = m × g × h = 50 × 10 × 153 = 76 500 J.
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À l’entrée dans la zone de freinage,
la vitesse de Louis est de 100 km/h, c’est-à-dire 28 m/s puisque
1 km/h = m/s et que, par conséquent : 100 km/h = 100 × = 28 m/s.
L’énergie cinétique finale Ec.f de Louis est donc Ec.f = × 50 × 282 = 19 600 J.
L’énergie de position Ep.f de Louis est nulle puisque l’altitude est nulle.
4. L’élève a besoin de réussir à :
• Comparer les valeurs d’énergie obtenues et en déduire qu’une partie de l’énergie de position s’est transformée en énergie thermique.
Réponse :
On remarque que l’énergie totale de Louis est plus importante au départ de la tyrolienne que lorsqu’il entre dans la zone de freinage.
En effet, Etot.i = Ec.i + Ep.i = 0 + 76 500 = 76 500 J et Etot.f = Ec.f + Ep.f = 19 600 + 0 = 19 600 J.
Dans le cas de ce mouvement, une partie importante de l’énergie de position n’a pas été conver- tie en énergie cinétique mais en énergie thermique transférée à l’environnement .
Corrigé de l’exercice page 310 n° 20 Expression de l’énergie de position COMPÉTENCES
■ Lire et comprendre des documents scientifiques
■ Présenter mon résultat avec l’unité adaptée
■ Pratiquer le calcul numérique et le calcul littéral
1. D’après l’expression Ep = m × g × h , l’énergie potentielle de pesanteur d’un corps est proportion- nelle à sa masse, à son altitude et à l’intensité de la pesanteur g.
2. On fait dans chaque cas proposé l’application numérique de la formule donnée à la question 1.
Ep= 1 × 9,8 × 1 d’où Ep= 9,8 J.
Ep= 1 × 9,8 × 10 d’où Ep= 98 J.
Ep= 20 × 9,8 × 1 d’où Ep= 196 J.
Ep= 10 × 9,8 × 10 d’où Ep= 1 960 J.
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Corrigé de l’exercice page 311 n° 23 Ampoules fluocompactes COMPÉTENCES
■ Pratiquer le calcul numérique et le calcul littéral
■ Lire et comprendre des documents scientifiques
■ Présenter mon résultat avec l’unité adaptée
■ Écrire des phrases claires, sans faute, en utilisant le vocabulaire adapté
1. La lampe fluocompacte reçoit une énergie
E = P × t = 40 × 1 = 40 J.
L’énergie reçue en une seconde par la lampe étudiée vaut 40 J.
2. L’énergie étant conservée, on a nécessairement le bilan suivant : Ereçue = Ediode + Elumineuse + Ethermique
dont il découle que Ethermique = Ereçue − Ediode − Elumineuse
c’est-à-dire : Ethermique = 40 − 6 − 19 et que Ethermique = 15 J.
