Physique-Chimie 1re Spécialité
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1. Constitution et transformations de la matière
Constitution de la matière à l'échelle microscopique et macroscopique
Ouverturep. 12-13
Ch. 1
Composition chimique d'un système
Ch. 2
Composition chimique des solutions
Ch. 3
Évolution d'un système chimique
Ch. 4
Réactions d'oxydoréduction
Ch. 5
Détermination d'une quantité de matière par titrage
Livret Bac : Thème 1
Modélisation des transformations de la matière et transfert d'énergie
Ouverturep. 108-109
Ch. 6
De la structure à la polarité d'une entité
Ch. 7
Interpréter les propriétés d’une espèce chimique
Ch. 8
Structure des entités organiques
Ch. 9
Synthèse d'espèces chimiques organiques
Ch. 10
Conversions d'énergie au cours d'une combustion
Livret Bac : Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Mouvement et interactions
Ouverturep. 212-213
Ch. 11
Modélisation d'interactions fondamentales
Ch. 12
Description d'un fluide au repos
Ch. 13
Mouvement d'un système
Livret Bac : Thème 2
3. L'énergie, conversions et transferts
L'énergie : conversions et transferts
Ouverturep. 276-277
Ch. 14
Études énergétiques en électricité
Ch. 15
Études énergétiques en mécanique
Études énergétiques en mécanique
Ouverturep. 296-297
Un peu de sensation dans les montagnes russes !
Activité d'explorationp. 298
Le lancer de boîtes d’allumettes
Activité expérimentalep. 299
Étude d’un pendule avec un smartphone
Activité expérimentalep. 300
Cours
Coursp. 301-303
Bilan
Bilanp. 304
QCM
QCMp. 305
Pour s’échauffer - Pour commencer
Exercicesp. 306-307
Un atterrissage réussi !
Exercicesp. 308
Pour s’entraîner
Exercicesp. 309-312
Pour aller plus loin
Exercicesp. 313
Problèmes à résoudre
Problèmesp. 314
Découvrir l’énergie mécanique
Travailler autrementp. 315
Fiches de révision
Fiches de révision - Exclusivité numérique
Exercices de révision
Exercices de révision - Exclusivité numérique
Livret Bac : Thème 3
4. Ondes et signaux
Ondes et signaux
Ouverturep. 318-319
Ch. 16
Ondes mécaniques
Ch. 17
Images et couleurs
Ch. 18
Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière
Livret Bac : Thème 4
Méthode
Fiches méthode
Fiche méthode compétences
Annexes
Rabats de début
Rabats
Lexique
p. 415
Rabats de fin
Rabats
Chapitre 15
Activité 1 - Activité d'exploration

Un peu de sensation dans les montagnes russes !

17 professeurs ont participé à cette page
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Problématique de l'activité
Les montagnes russes sont des manèges à sensations fortes. Elles fonctionnent par un enchaînement de montées et de descentes rapides.
Avec quelle vitesse minimale le wagon doit-il être propulsé pour atteindre le point le plus haut du parcours ?
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Par intuition

De quel(s) paramètre(s) dépend la vitesse d'un wagon ?
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Doc. 1
Caractéristique du parcours

Kingda Ka est un circuit de montagnes russes situé au parc Six Flags Great Adventure aux États-Unis. Il intègre le top hat le plus haut du monde puisqu'il culmine à 139 m ! Ce top hat constitue le premier élément sensationnel du circuit. Il s'agit d'une bosse avec une montée et une descente quasi verticales.

Kingda Ka, un circuit de montagnes russes en schéma
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Doc. 2
Le top hat du circuit Kingda Ka

Placeholder pour Le top hat du circuit Kingda KaLe top hat du circuit Kingda Ka
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Doc. 3
L'énergie mécanique en détail

  • L'énergie qu'un système de masse m possède du fait de son mouvement s'appelle l'énergie cinétique. Elle s'exprime par la relation :
    \underbrace{E_{\mathrm{c}}}_{\text { joule }}=\dfrac{1}{2} \underbrace{m}_{\mathrm{kg}} \cdot \underbrace{v^{2}}_{\mathrm{m} / \mathrm{}}^{\text{m/s}}.

  • L'énergie potentielle de pesanteur est liée à son altitude où g est l'intensité du champ de pesanteur. Elle s'exprime par la relation :
    \underbrace{E_{\mathrm{pp}}}_{\text {joule}}=\underbrace{m}_{\text{kg}} \cdot \underbrace{g}_{\text{N/kg}} \cdot \underbrace{h}_{\text{m}}.

La position et la vitesse permettent d'attribuer au système une énergie mécanique qui est définie comme la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle de pesanteur. Dans la situtation étudiée, en négligeant les forces de frottement, l'énergie mécanique se conserve : E_{\mathrm{m}}(\mathrm{A})=E_{\mathrm{m}}(\mathrm{B}).
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Questions
Compétence(s)
RAI/MOD : Appliquer le principe de conservation de l'énergie

1. Doc. 1 Définir le système et le référentiel d'étude.


2. Doc. 2 Donner l'expression littérale de l'énergie mécanique du système en n'importe quel point.

3. Simplifier cette expression au point B, origine des hauteurs.

4. Exprimer l'énergie mécanique du système au point C, sommet de la trajectoire.

5. En utilisant les expressions obtenues aux questions 2. et 3., répondre à la problématique.

6. En réalité la vitesse à communiquer au système pour atteindre le point culminant est de 206 km·h-1. Conclure.
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Synthèse de l'activité
Déterminer quels sont les paramètres à prendre en compte pour trouver la vitesse de propulsion la plus adaptée.
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