Séquence complète pour la 3ème 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 3ème : 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 3ème : L’énergie cinétique et potentielle
Exercice 01 :
Un escargot se déplace à 1 mm/s.
Données :
Masse de l’escargot : mesc = 0,025 kg
- Exprimer sa vitesse en m/s.
- Calculer son énergie cinétique.
Exercice 02 :
Un patineur de 80 kg se déplace en ligne droite à une vitesse de 15 m/s.
- Calculer son énergie cinétique.
- 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.
- Quelle est l’énergie cinétique initiale de la voiture ?
- 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 3ème : 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 5ème 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.
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