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QCM N° 13 a |
Principe de conservation de l'énergie |
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QCM N° 13 a :
Principe de conservation de l’énergie
Pour chaque question,
indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s). |
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Énoncé |
A |
B |
C |
R |
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1 |
L’énergie nucléaire est associée à l’interaction : |
gravitationnelle. |
électromagnétique. |
Forte / Faible. |
C |
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2 |
L’énergie potentielle de pesanteur est proportionnelle : |
à sa masse. |
à son
altitude. |
au carré de la valeur
de
la vitesse. |
AB |
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3 |
L’énergie potentielle de pesanteur de la balle A du DOC.1 est :
|
négative. |
nulle. |
positive |
A |
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4 |
La balle B du DOC.1 de masse m = 130 g a une vitesse de 2,5 km.h–1.
Son
énergie cinétique est : |
4,1
× 102 J |
4,1
× 10–1
J |
3,1
× 10–2
J |
C |
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5 |
Au cours de la chute libre de la balle B du DOC.1 son énergie mécanique :
|
diminue. |
se conserve. |
augmente. |
B |
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6 |
Au cours de la chute libre de la balle B, sa variation d’énergie mécanique est : |
constante
et négative |
nulle. |
constante
et positive. |
B |
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7 |
Au cours de la chute libre de la balle B, son énergie cinétique augmente : |
autant que son énergie potentielle de pesanteur
diminue. |
plus que son énergie potentielle de pesanteur
diminue. |
moins que son énergie potentielle de pesanteur
diminue. |
A |
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8 |
Les forces exercées par l’air sur la balle B au cours du mouvement ont : |
une valeur plus grande que celle de
son poids. |
une valeur négligeable devant celle
de son poids. |
une valeur égale à celle
de son poids. |
B |
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9 |
Lors d’un transfert thermique, de l’énergie est transférée spontanément : |
du corps le plus chaud vers le corps
le plus froid. |
du corps le plus froid vers le corps
le plus chaud. |
dans les
deux sens. |
A |
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10 |
Un solide en chute dans un fluide est soumis à des frottements exercés par le fluide. Au cours de sa chute, son énergie
mécanique : |
diminue. |
augmente. |
reste
constante. |
A |
►
Les différentes formes d’énergie :
|
Interaction fondamentale |
Énergie associée |
|
Interaction gravitationnelle |
Énergie potentielle de pesanteur |
|
interaction électromagnétique |
Énergie électrique, énergie chimique, ... |
|
Interacxtion forte et faible |
Énergie nucléaire |
►
Énergie potentielle de pesanteur :
-
L’énergie potentielle de pesanteur Ep
d’un solide est l’énergie qu’il possède du fait de sa position par rapport à
la Terre, c’est-à-dire du fait de son altitude.
-
L’énergie
potentielle de pesanteur d’un solide est l’énergie qu’il possède du fait de
son interaction avec la Terre. La valeur de cette énergie dépend de la
position du solide par rapport à la Terre.
-
Expression :
Ep = m . g . z.
|
Ep =
m .
g .
z. |
|
m : masse en kilogramme (kg) |
|
g : facteur d'attraction terrestre g = 9,81 N . kg–1 ou g = 9,81 m . s–2 |
|
z : altitude du centre d'inertie de l'objet en mètre (m) |
-
La valeur de
l’énergie potentielle de pesanteur dépend de la valeur de z, elle
dépend du choix de l’origine des altitudes.
-
On choisit de façon arbitraire : Ep (O)
= 0
-
Le solide S de masse m, à
l’altitude zA possède l’énergie potentielle de pesanteur :
-
Ep
(A) = m . g . zA
-
Le point
A est situé au-dessous du point O, alors : zA
< 0 et Ep (A) < 0.
-
Le solide S de masse m, à
l’altitude zB possède l’énergie potentielle de pesanteur :
-
Ep
(B) = m . g . zB
-
Si on choisit comme origine des énergies
potentielles la position zB
= 0
-
Ep
(B) = m . g . zB
= 0
►
Énergie cinétique :
-
L’énergie cinétique EC
d’un solide en mouvement de translation est égale au demi-produit de la
masse m du solide par le carré de la vitesse v2
du solide.
-
On écrit :
-
-
Unités :
|
|
|
Ec : énergie cinétique en joule (J) |
|
m : masse en kilogramme (kg) |
|
v : vitesse en mètre par seconde (m . s–1) |
-
Elle est :
-
Proportionnelle à la masse m du solide
-
Proportionnelle au carré de la vitesse v
du solide.
-
Elle dépend du référentiel d’étude.
-
C’est une grandeur supérieure ou égale à
zéro.
-
Application numérique :
-
►
Chute libre :
-
Un solide en chute libre est un solide qui
n’est soumis qu’à l’action de son poids.
-
Dans ce cas,
-
Une balle de masse m tombe en chute
libre d’une hauteur h = zB – zA
-
Si la balle est en chute libre sans vitesse
initiale, on trouve la relation suivante :
-
v2 = 2 g . h.
-
Au cours de la chute libre de la balle :
-
L’énergie cinétique augmente au cours du
temps, l’énergie potentielle diminue au cours du temps, alors que l’énergie
mécanique se conserve au cours du temps.
-
L’énergie mécanique d’un solide en chute
libre est constante, elle se conserve :
-
Em
= EC +
EP
= cte
-
La variation d’énergie mécanique est donc
nulle au cours de la chute libre de la balle.
-
ΔEm = 0
-
Au cours de la chute libre de la balle B,
son énergie cinétique augmente autant que son énergie potentielle de
pesanteur diminue.
►
Chute libre (suite) :
-
Un solide en chute libre est un solide qui
n’est soumis qu’à l’action de son poids.
-
Ainsi, on peut négliger la poussée
d’Archimède et les forces de frottements (ceci tant que sa vitesse de
déplacement n’est pas trop élevée).
-
Les forces exercées par l’air sur la balle
B au cours du mouvement ont une valeur négligeable devant celle de son
poids.
►
Transfert thermique :
-
Lorsqu’un corps chaud et un corps froid,
isolés du milieu extérieur, sont en contact l’un avec l’autre, il y a
transfert thermique spontané du corps chaud vers le corps froid.
-
Ce transfert s’accompagne de variation de
température ou de changement d’état.
-
Dans le cas d’un système isolé, le gain
d’énergie de la partie froide du système est égal à la perte d’énergie de la
partie froide du système.
►
Chute dans un fluide :
-
Un solide en chute dans un fluide est soumis
à des frottements exercés par le fluide.
-
Son énergie mécanique diminue au cours de la
chute.
-
De l’énergie est transférée du solide vers le
fluide.
-
Lorsqu’un solide chute avec frottements, une
partie de son énergie mécanique est :
-
Soit transférée à un autre système,
-
Soit transformée en une autre forme
d’énergie.
-
Ceci découle du principe de conservation de
l’énergie.
-
Exemple : Chute avec frottements.
TP Physique N° 08. Vidéo
: bille50.zip
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