Aspects énergétiques des phénomènes mécaniques - Spécialité
Énergie mécanique
Exercice 1 : Voie de détresse, énergie cinétique, frottements pour arrêt véhicule
Une voie de détresse le long d’une autoroute sert à arrêter des véhicules qui subiraient une panne de freins.
Elle est recouverte d’une épaisse couche de gravier.
On étudie une voie de détresse horizontale.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 2 : Problème sur l'énergie mécanique (barrage)
On s'intéresse au barrage Barrage de Sainte-Croix qui a une retenue d'eau de \( 333\mbox{,}9\:\text{m} \).
- Hauteur de la retenue d'eau : \( 333\mbox{,}9\:\text{m} \)
- Volume d'eau de la retenue : \( 837\:100\:000\:\text{m}^{3} \)
- Accélération normale de la pesanteur : \( 9\mbox{,}81\:\text{N} / \text{kg} \)
- On considère qu'une année est composée de \( 365 \) jours.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Ce barrage a un volume de retenue d'eau de \( 837\:100\:000\:\text{m}^{3} \).
Déterminer l'énergie potentielle contenue dans le lac. On négligera la profondeur du lac.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Déterminer la puissance associée à la chute de l'eau.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Le rendement est le rapport entre la puissance électrique produite et la puissance associée à l'énergie mécanique de l'eau.
Déterminer la puissance électrique produite par la centrale avec ce débit.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Déterminer en watts la puissance consommée en moyenne sur l'année par un Français.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs.
Exercice 3 : Calculer la vitesse d'un pendule (angle variable)
Un pendule simple est constitué d’un solide ponctuel de masse \( m \) oscillant à l’extrémité d’un fil inextensible, de masse négligeable et de longueur \( l \), attaché à un point fixe \( O \).
Sur une planète inconnue, on écarte le fil d’un angle \( \alpha \) par rapport à la verticale et on le lâche du point \( A \)
sans vitesse initiale.
Tous les frottements sont négligeables.
- Poids du solide : \( P = 1,55 N \)
- Masse du solide : \( m = 104 g \)
- Longueur du fil : \( l = 99 cm \)
- \( \alpha = 76° \)
On donnera un résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 4 : Variation d'énergie potentielle
Un marcheur de montagne de \( 60\:kg \) démarre à une altitude de \( 1370\:m \), et finit sa marche au bout de \( 4\:h05 \) à \( 1960\:m \) d'altitude.
Il a parcouru pendant sa journée \( 14\:km \).
On considère que l'intensité de pesanteur vaut \( g = 9,81\:m\mathord{\cdot}s^{-2} \).
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.