L’énergie cinétique et potentielle – Séquence complète : 3eme Secondaire

Séquence complète pour la 3eme Secondaire en Physique-chimie sur : L’énergie cinétique et potentielle

  • Thème 3 : L’énergie  et ses conversions
  • Module 6-L’énergie

Chapitre 3 – L’ENERGIE CINETIQUE ET POTENTIELLE

➔ Cours pour la 3eme Secondaire :  L’énergie cinétique et potentielle

I/ L’énergie cinétique

Activité documentaire : Pourquoi le filet est-il tendu si haut lors du saut de Luke Aikins ?

Au cours d’un mouvement, un objet possède de de l’énergie cinétique notée Ec.
Elle augmente si la masse et/ou la vitesse de l’objet augmente.

L’expression de l’énergie cinétique est :

Ec= 1/2 m v²

L’unité d’une énergie est le Joule (J).

Remarque : C’est cette énergie qui est responsable de la déformation d’un véhicule lors d’un choc.

Exemple
Un scooter de masse m = 100 kg avec une vitesse de 10 m/s a une énergie cinétique égale à :

II/ L’énergie potentielle

Activité documentaire : Pourquoi le filet est-il tendu si haut lors du saut de Luke Aikins ?

Un objet possède une énergie potentielle qui dépend de la masse et de la hauteur de l’objet.

L’expression de l’énergie potentielle est :
Ep= m.g.h

Exemple
Un parachutiste de masse 80 kg (équipement compris) qui s’élance d’un avion à 2000 m d’altitude possède une énergie de position :

Au cours d’une chute par exemple, Ep est convertie en énergie cinétique. (Ep diminue, Ec augmente).

La somme d’Ep et d’Ec est égale à l’énergie mécanique Em.
Em = Ep + Ec

Cette énergie se conserve en l’absence de frottements.

➔ Exercices avec les corrections pour la 3eme Secondaire : L’énergie cinétique et potentielle

Exercice 01 :

Un escargot se déplace à 1 mm/s.

Données :

Masse de l’escargot : mesc = 0,025 kg

  1. Exprimer sa vitesse en m/s.
  2. Calculer son énergie cinétique.

Exercice 02 :

Un patineur de 80 kg se déplace en ligne droite à une vitesse de 15 m/s.

  1. Calculer son énergie cinétique.
  2. Il saute et atteint une hauteur de 1m du sol. Calculer alors son énergie potentielle à cette hauteur.

Exercice 03 :

Alain, 73 kg, roule à 128 km/h sur sa moto, une Bandit 600 de 204 kg.

a) Quelle est la masse totale du système Alain + moto ?

b) Convertir la vitesse en m/s.

c) Calculer l’énergie cinétique du système Alain + moto.

d) Convertir cette énergie en kJ en arrondissant à 2 chiffres après la virgule.

Exercice 04 :

Une voiture de masse m = 800 kg roule à 60 km.h-1 sur une route horizontale. La conductrice freine et la voiture s’arrête.

  1. Quelle est l’énergie cinétique initiale de la voiture ?
  2. Quelle est l’énergie perdue par la voiture lors de son arrêt ou quelle est la variation d’énergie cinétique entre le début et la fin du freinage ? Comment est dissipée cette énergie ?

➔ Activité documentaire avec les corrections pour la 3eme Secondaire : Pourquoi le filet est-il tendu si haut lors du saut de Luke Aikins ?

Descriptif : Dans cette activité, les élèves réinvestissent la notion d’énergie cinétique et potentielle vue en : 3eme Secondaire mais découvrent leur formule et une application de la conversion d’énergie.

Compétences travaillées/évaluées :
D1 : Pratiquer des langages
• Lire et comprendre des documents scientifiques
• Passer d’une forme de langage à une autre

D4 : Pratiquer des démarches scientifiques
• Développer des modèles simples pour expliquer des faits d’observation

Connaissances et compétences associées
Les formes d’énergie
Les transferts d’énergie

Prérequis : Les formes d’énergie/Les transferts et conversions d’énergie/ Actions et interactions

Nature de la ressource : Activité documentaire et construction de connaissances

Situation problème :
En 2016, Un américain, Luke Aikins, a sauté d’un avion sans parachute sur un filet de sécurité situé à environ 80 mètres du sol.

Exercices en ligne : Physique - Chimie : 3eme Secondaire



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