3CM II ENERGIE MECANIQUE.

I Qu'est-ce que c'est l'énergie? Avez-vous déjà entendu parler d'énergie? Où pourrait-on trouver des informations sur ce mot?

Quelques éléments de réponse. @ Énergie Énergie électrique, énergie thermique, énergie mécanique...

@ Énergie. Dans le sens commun, l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, de fabriquer de la chaleur, de la lumière...

Cf feuille annexe: FM n° 3 Étude de documents. Cf feuille annexe: FM n° 3

@ Énergie cinétique: Ce dit de l'énergie d'un corps en mouvement. Précision. @ Énergie cinétique: Ce dit de l'énergie d'un corps en mouvement.

Nous allons nous intéresser à un cas concret. II Expériences.

Étudions l'impact d'une balle de golf sur du sable. Premier cas : On lâche la balle de golf d'une hauteur d'environ 20 cm.

Observation: La balle s'enfonce dans le sable.

Deuxième cas. On reprend la même balle de golf et on refait la première expérience mais à une hauteur de 1m environ.

Pourquoi ? Observation: Elle s'enfonce davantage si la hauteur de chute est plus importante. Pourquoi ?

...

Chronophotographie.

Quelle analyse pouvez-vous faire de ce type de document?

....

Le sable subit une déformation liée à l'impact de la balle. BILAN du II. Le sable subit une déformation liée à l'impact de la balle. La balle possède de l'énergie de mouvement, appelée énergie cinétique, liée à sa vitesse.

Plus la vitesse augmente plus l'énergie cinétique augmente. Au cours du choc l'énergie cinétique de la balle est transférée aux grains de sable. On parle de transfert d'énergie, de conversions d'énergie.

Remarque: L'énergie ne se perd pas. Elle peut changer de forme, être transferée, être convertie, se disperser sur plusieurs objets...

@ Si on tient compte de la remarque précédente on peut se demander d'où provient l'énergie cinétique de la balle ?

… ??????

Energie de position. Tout objet possède une énergie de position qui est liée à son altitude. Plus l'objet est élevé au dessus du sol plus son énergie de position augmente.

III Parlons de conversion d'énergie.

Un barrage.

1) Le fonctionnement d’un barrage hydroélectrique.

Quelques explications: Sous l’effet de la gravitation (le poids), l’eau s’écoule d’amont en aval. Elle gagne de la vitesse à mesure que l’altitude diminue et met les turbines en mouvement.

Plus l’eau s’écoule vite plus elle possède d’énergie dite cinétique. Plus le barrage est élevé plus l’eau pourra s’écouler rapidement. On dit que l’eau possède de l’énergie liée à l’altitude : énergie dite de position.

2) La conservation de l’énergie mécanique La vitesse est nulle mais la hauteur est maximale Ep La vitesse augmente mais la hauteur diminue Ep Ec Ep Ec La vitesse est maximale mais la hauteur est nulle hauteur Ep Ec Ec Ep = Énergie de position Ec = Énergie cinétique Em = Énergie mécanique = Ec+Ep

Bilan: Lors d’une chute, un objet conserve son énergie mécanique (Em).[cas idéal] L’énergie cinétique (Ec) acquise (la vitesse), compense l’énergie de position (Ep) perdue (la hauteur). Em = Ec + Ep

Un autre exemple ...

Analyse d'une animation flash.

Que se passe-t-il ?

Avez-vous bien compris ? Cf Document d'analyse.

CAS n°1.

Bilan du III. Un objet possède une énergie de position liée à son altitude. Un objet en mouvement possède une énergie cinétique liée à sa vitesse.

Lors de la chute d'un objet, l'augmentation de son énergie cinétique s'accompagne d'une diminution de son énergie de position. Remarque: La somme de l'énergie de position et de l'énergie cinétique d'un objet constitue son énergie mécanique.

IV Quels sont les différents facteurs intervenant dans l'énergie cinétique?

Etude de documents. Voir FM n° 4

Bilan. Un objet de masse m et animé d'une vitesse v possède une énergie cinétique Ec : Ec = ½ x m x v2 Ec en joule : J m en kilogramme : kg V en mètre par seconde : m/s

Quelques remarques. L'énergie cinétique est multipliée par 4 lorsque la vitesse est doublée; par 9 lorsque la vitesse est triplée !! L'énergie cinétique est proportionnelle à la masse. ASSR: Lors d'une collision les dégâts sont d'autant plus importants que l'énergie cinétique est élevée.

Exercices. ASSR : p 204 Travail ASSR en autonomie à partir du site. Exercices : 3/ 4/5/6/9/13/14/16/19/25 p 207... (ceux en rouge sont incontournables...)