Consignes de travail
Avant le cours – préparation :
Compléter la fiche de travail à l’aide de la partie Cours et vocabulaire.
Faire les exercices Application – vérification des connaissances, et compléter la fiche de travail.
Étudier les Activités complémentaires (vidéos, liens, autres fiches,…).
Identifier les questions à poser lors du cours.
Pendant le cours – compréhension :
Poser les questions identifiées lors de la préparation du cours.
Faire les activités restantes proposées.
Après le cours – apprentissage :
Apprendre par cœur le Cours et vocabulaire.
Terminer toutes les activités et exercices d’application.
Livre
Cours et vocabulaire
à la maison
Conversion de l’énergie de position en énergie cinétique
Un système en chute libre perd de l’altitude et gagne de la vitesse. L’énergie potentielle du système (liée à l’altitude) est ainsi convertie en énergie cinétique.
L’altitude et la vitesse d’un système permettent de lui associer une « énergie mécanique », somme de son énergie de position et de son énergie cinétique. Cette énergie est constante dans le cas d’une chute libre.
La conservation de l’énergie
Seules les évolutions qui ne font pas changer l’énergie totale sont possibles. On appelle cela la conservation de l’énergie.
Un convertisseur d’énergie permet le transfert d’énergie d’un réservoir à un autre.
Vocabulaire : chute libre, conversion d’énergie, conservation de l’énergie
Activités
activités pour comprendre (en classe)
activité 2 p.301 – Comment évolue l’énergie cinétique d’une balle pendant une chute libre ?
1 : mon hypothèse : formule une réponse possible à cette question
2-3) protocole expérimental : chronophotographie d’une chute libre
4) Vitesse de la balle : la vitesse augmente au cours de la chute
5) Évolution de l’énergie cinétique : l’énergie cinétique augmente également
6) Évolution de l’énergie de position : l’altitude de la balle diminue, donc l’énergie de position diminue
7) Validation de l’hypothèse :
8) Énergie totale : l’énergie totale de la balle demeure constante pendant cette chute
9) la diminution de l’énergie de position de la balle doit être exactement compensée par l’augmentation de l’énergie cinétique.
activités complémentaires
activités PCCL
activité 49 les montagnes russes ( Em = Ep + Ec )
activité 51 L’énergie en mécanique
activité 4 p.303 – S’amuser pour faire le plein d’énergie
Applications
vérification des connaissances
à la maison
exercices 2,3,7,11,12,14 p.306>
compréhension des connaissances (pour préparer la 2GT)
exercices 18,20,21 p.310>
18 p.310 : 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 transférée jusqu’à la dernière bille et la met en mouvement. Chaque bille a une masse de 100 g.
a. La perte d’altitude de la 1re bille pour une hauteur h de 5 cm correspond à une énergie de position de 0,049 J. En quelle énergie l’énergie de position de la bille est-elle convertie ?
b. À l’aide du principe de conservation de l’énergie, donne la valeur de l’énergie cinétique de la 1re bille lorsqu’elle atteint le même niveau que les autres.
c. Calcule alors la vitesse de la 1re bille lorsqu’elle touche la 2e.
d. L’énergie cinétique de la 1re bille est intégralement transmise à la 5e bille. À quelle vitesse la 5e bille quitte-t-elle la 4e ? Justifie ta réponse.
e. La vitesse de la 5e bille deviendra-t-elle nulle, et si oui, à quelle altitude ? Justifie ta réponse.
f. Décris la suite de l’évolution du pendule de Newton.
20 p.310 : Expression de l’énergie de position
L’énergie de position est également appelée énergie potentielle de pesanteur.
Son expression est donnée par la relation :
Ep = m × g × h en N, avec g = 9,8 N/kg, m en kg et h en m.
a. À l’aide de son expression, donne les paramètres dont dépend l’énergie potentielle de pesanteur.
b. Calcule l’énergie potentielle de pesanteur dans les cas suivants :
– un corps de 1 kg à 1 m d’altitude.
– un corps de 1 kg à 10 m d’altitude.
– un corps de 20 kg à 1 m d’altitude.
– un corps de 20 kg à 10 m d’altitude.
21 p.311 : Définition du Joule
Un joule représente l’énergie de position perdue par une masse de 100 g qui tombe d’un mètre. On fait tomber une bille de 100 g qui possède initialement une énergie totale de 10 J.
a. Calcule l’énergie de position, cinétique et totale de la bille après 1 m, 2 m, 5 m et 10 m.
b. Trace le graphique des énergies de position, cinétique et totale en fonction de l’altitude de la bille.
c. Calcule la vitesse atteinte par la bille lorsqu’elle touche le sol.
