Exercices
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Exercice corrigé
8
En trottinette.
Sylvain se rend au collège tous les matins en trottinette. Pour pouvoir avancer, il utilise de l’énergie chimique stockée par son corps sous forme de sucres et de dioxygène. Lorsqu’il s’élance, cette énergie est d’une part utilisée pour prendre de la vitesse et d’autre part convertie sous forme d’énergie thermique. Sylvain pèse 45 kg et atteint la vitesse de 12 km/h.
Étapes de la méthode
- Identifier les différentes formes d’énergie (énergie cinétique, de position, électrique, chimique, thermique, lumineuse, etc.).
Identifie les réservoirs d’énergie (noyaux, batterie, corps humain, espèces chimiques, etc.). - Observer l’ordre dans lequel les énergies sont abordées. Cet ordre permet de comprendre comment se fait la conversion d’énergie.
- Pour utiliser l’expression de l’énergie cinétique, vérifier qu'on dispose des bonnes données dans les bonnes unités (J, kg, m/s). Si ce n’est pas le cas, il faut convertir dans ces unités-là.
- Effectuer le calcul numérique en remplaçant chaque grandeur par sa valeur.
Je m'entraine
Une notion, trois exercices
J'approfondis
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Pendule de Newton.
Le pendule de Newton est composé de cinq billes suspendues par des fils. Lorsqu’on écarte la 1re bille de la position d’équilibre et qu’on la lâche, elle perd de l’altitude et vient frapper la 2e bille. Son énergie cinétique est transferée jusqu’à la dernière bille et la met en mouvement. Chaque bille a une masse de 100 g.
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Ampoules fluocompactes.
Pour remplacer les lampes à incandescence gourmandes en énergie, les fabricants de luminaires ont conçu les lampes fluocompactes. Pour une ampoule de 40 W fonctionnant pendant 1 seconde, l’énergie se répartit en : 6 J pour alimenter les électrodes à l’intérieur de la lampe, 19 J en énergie lumineuse visible et le reste en énergie thermique.
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Gobelets autochauffants.
Il existe dans le commerce des gobelets autochauffants qui permettent de réchauffer des boissons sans besoin de réchaud. Dans un compartiment sous le gobelet, il y a deux espèces chimiques séparées par un film : de l’hydroxyde de calcium d’un côté et de l’eau de l’autre. En rompant ce film, la réaction entre les deux espèces chimiques génère de l’énergie thermique qui permet de chauffer le gobelet et la boisson.
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La photosynthèse.
La conservation de l’énergie s’opère également dans le monde du vivant. Les plantes réalisent la photosynthèse. La photosynthèse permet à la plante de convertir l’énergie lumineuse du Soleil en formant du glucose et du dioxygène. Ces deux substances constituent un réservoir d’énergie chimique qui est stocké dans les cellules et dans l’environnement. Cette conversion s’accompagne d’une augmentation de la température des feuilles de la plante.
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Expérience avec un ressort.
Lise et Fatoumata réalisent le dispositif suivant : elles fixent l’une des extrémités d’un ressort sur une table et elles accrochent à l’autre extrémité une bille (image 1). Elles étirent le ressort en tirant sur la bille (image 2). Elle possède alors une autre forme d’énergie appelée énergie potentielle élastique. Elles lâchent ensuite cette bille qui se met en mouvement et revient finalement à l’arrêt à la position initiale après plusieurs mouvements de va-et-vient (images 3, 4 et 5).
Je résous un problème
Aujourd’hui, les voitures hybrides associent un fonctionnement thermique et un fonctionnement électrique. Dans les voitures hybrides, une partie de cette énergie thermique est convertie par une commande électrique en énergie chimique stockée dans une batterie. Cette batterie pourra ensuite assister le moteur thermique dans certains cas.
Doc. 1
Les moteurs hybrides.