ENSEIGNER
jeudi 21 septembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Travail mécanique et énergie 1S
  -  _ (Anciens programmes)  -  Physique

Activité 4: Expressions de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle

 

Le but de cette activité est de trouver l’expression de l’énergie potentielle et celle de l’énergie cinétique.
Dans toute notre étude, nous avons admis que le mouvement de la Terre n’était pas modifié par nos expériences.

1. On considère qu’on élève lentement le MB à la main sur une hauteur OA = h de 50 cm

a. Déterminer l’expression de la force exercée par l’élève sur le MB si on admet que la vitesse du MB est constante ?
b. Que dire de la variation de l’énergie cinétique entre le début et la fin de l’élévation ?
c. Donner l’expression de la quantité d’énergie transférée par mode travail.
d. En déduire une expression de la variation d’énergie potentielle entre la position initiale et la position finale.
e. Proposer une expression de l’énergie potentielle du système (MB+T).
f. Montrer que votre expression rend bien compte des conclusions de l’activité 2, 2. a..

2. On s’intéresse à la descente dans le but d’établir l’expression de l’énergie cinétique

Le but de cette activité est d’établir une expression de l’énergie cinétique dans laquelle ne figure que la vitesse et la masse du système. Cela revient à trouver une « formule » permettant de calculer l’énergie cinétique d’un système connaissant sa masse et sa vitesse.
On utilise les données expérimentales ci-dessous pour trouver l’expression de l’énergie cinétique qui doit être en accord avec l’analyse énergétique de la situation. Pour des raisons de commodité, l’expérience a été faite avec une bille d’acier (action de l’air négligeable) de masse m = 13,5.10–3 kg, lâchée verticalement. La vitesse de la bille en différentes positions de sa trajectoire est mesurée à l’aide de capteurs.

a. On choisi d’associer une énergie potentielle nulle à la position 4. En déduire l’altitude attribuée à cette position puis celle attribuée à chacune des autres positions (compléter la ligne correspondante du tableau).
b. Pendant la chute le système (bille+Terre) étant considéré comme isolé, son énergie totale est constante. Sachant que lorsque la vitesse d’un système est nulle son énergie cinétique l’est aussi, déterminer la valeur de cette énergie totale.
c. En déduire la valeur de l’énergie cinétique pour les différentes positions de la bille (compléter la ligne correspondante du tableau).
d. Utiliser ces résultats pour déterminer quelle est le seul lien possible entre l’énergie cinétique Ec et la vitesse, parmi ceux proposés ci-dessous :
Ec est proportionnelle à :

   v             v au carré           l'inverse de v       l'inverse de v au carré
Justifier la réponse.
e. Sachant que la constante de proportionnalité ne dépend que de la masse, trouver son expression et en déduire l’expression générale de l’énergie cinétique.