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Feuille d'activités de la leçon : Conversion et conservation d’énergie Physique

Dans cette feuille d’activités, nous nous entraînerons à convertir entre les différents types d’énergie mécanique, et comment reconnaître la dissipation de l’énergie mécanique.

Q1:

Un objet ayant une vélocité 𝑣 est ralenti jusqu'à ce qu'il s'arrête par une force constante 𝐹 sur une distance de 12 m. Si la vélocité de l'objet est à présent de 5𝑣 et que la force 𝐹 est de nouveau appliquée pour décélérer l'objet, quelle distance l'objet va-t-il parcourir entre le moment où la force est appliquée et le moment où il s'arrête complètement?

Q2:

Une balle avec une vitesse initiale de 20 m/s roule le long d'une surface courbée, comme indiqué sur le schéma. La masse de la balle est de 100 g. Supposons que les seules conversions d'énergie qui ont lieu sont entre l'énergie cinétique et l'énergie potentielle gravitationnelle de la balle, calcule la hauteur de la balle à différentes positions, au mètre près.

Détermine .

Détermine .

Détermine .

Détermine .

Q3:

Un ballon qui a une vitesse initiale de 10 m/s roule le long d'une ligne courbe, comme indiqué sur la figure. La masse du ballon est de 100 g. Supposons que seules ont lieu les conversions entre les énergies cinétique et potentielle gravitationnelle du ballon. Calcule la vitesse du ballon à différentes positions au mètre par seconde près.

Détermine l'amplitude de 𝑣.

Détermine l'amplitude de 𝑣.

Détermine l'amplitude de 𝑣.

Détermine l'amplitude de 𝑣.

Q4:

Un touriste en vacances sur un bateau tient dans sa main un téléphone portable ayant une masse de 120 g. Le touriste tient distraitement le téléphone juste au-dessus de la surface de l’eau et l'échappe accidentellement. Le téléphone coule dans l’eau, et la vitesse instantanée à laquelle il coule lorsqu'il est à une profondeur de 10 cm est de 1,1 m/s. Quel est la valeur du travail nécessaire pour écarter l’eau sur la trajectoire du téléphone lorsque celui-ci coule de 10 cm?

Q5:

Un enfant ayant une masse de 36 kg tire une luge ayant une masse de 14 kg vers le sommet d'une colline ayant une pente régulière, sur une distance de 33 m sur le flanc de la colline et se déplaçant verticalement vers le haut de 8,8 m. L'enfant pose la luge sur la pente tel qu'elle soit juste retenue par l'effet des frottements et s'installe sur celle-ci avec précaution. Le poids supplémentaire de l'enfant est juste suffisant pour que la luge se mette en mouvement et glisse vers le bas de la colline, jusqu'à atteindre une vitesse de 10 m/s lorsqu'elle arrive en bas de la pente.

Quelle quantité d'énergie est dissipée lors du mouvement de descente de la luge?

Quelle force de frottement moyenne le flanc de la colline exerce-t-il sur la luge pendant son mouvement? Réponds au newton près.

Q6:

Une voiture initialement au repos se met à rouler le long d'une route en pente inclinée vers le bas avec son moteur à l'arrêt. Lors de son déplacement, la vélocité de la voiture a augmenté de 1,4 m/s. Quelle est la distance verticale parcourue par la voiture? La gravité est la seule force qui agit sur la voiture.

Q7:

Lequel des graphiques (a), (b), (c) et (d) montre correctement les variations de l'énergie cinétique (représentée en rouge) et de l'énergie potentielle gravitationnelle (représentée en bleu) d'une balle lancée verticalement vers le haut, puis qui retombe vers la terre? L'axe du temps du graphique commence à l'instant où la balle quitte la main de la personne qui la lance, et les valeurs d'énergie cessent d'être tracées à l'instant où la balle retombe à la hauteur depuis laquelle elle a été lancée. La résistance de l'air est négligeable.

  • Ac)
  • Ba)
  • Cb)
  • Dd)

Q8:

Un garçon se tient sur une chaise et lance une balle verticalement vers le haut, puis il l'attrape après qu'elle soit tombée. L'ami du garçon se tient par terre et regarde. Lequel des graphiques (a), (b), (c) et (d) montre correctement les variations de l'énergie cinétique (illustrée en rouge) et de l'énergie potentielle gravitationnelle (illustrée en bleu) de la balle, mesurées depuis le sol? L'axe du temps du graphique commence à l'instant où la balle quitte la main du garçon, et les valeurs d'énergie cessent d'être représentées à l'instant où la balle retombe à la hauteur depuis laquelle elle a été lâchée. La résistance de l'air est négligeable.

  • Ac)
  • Bb)
  • Cd)
  • Da)

Q9:

Un ressort dans un bâton sauteur a une constante de 750 N/m. Un enfant qui l'utilise pour sauter comprime le ressort de 30 cm quand il touche le sol, puis le bâton et l'enfant sont renvoyés en l'air. La masse totale de l'enfant et du bâton sauteur est de 45 kg.

Quelle est la vitesse instantanée du bâton sauteur lorsqu'il perd le contact avec le sol? Réponds au dixième près.

Le bâton sauteur s'élève de 0,055 m. Quelle est la quantité d'énergie cinétique du bâton sauteur et de l'enfant dissipée par la force de traînée?

Q10:

Un skateur se déplace vers le haut le long d'une rampe courbe, comme indiqué sur le schéma, et atteint un point qui est à une hauteur verticale de 7,5 m au-dessus de la base de la rampe.

Quelle est la vitesse du skateur au point qui est à 1,1 m verticalement au-dessus de la base de la rampe? Donne ta réponse à une décimale près.

Quelle est la vitesse initiale à la base de la rampe nécessaire pour que le skateur atteigne le sommet de la rampe? Donne ta réponse à une décimale près.

Cette leçon comprend 20 questions additionnelles pour les abonnés.

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