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Feuille d'activités de la leçon : Énergie potentielle gravitationnelle Physique

Dans cette feuille d'activités, nous nous entraînerons à calculer les variations de l’énergie d’un objet dans un champ gravitationnel en utilisant la définition de l’énergie potentielle gravitationnelle, E_p = mgh.

Q1:

Un oiseau qui survole la mer a un poids de 15 N et a une énergie potentielle gravitationnelle constante de 765 J. À quelle distance au-dessus de la mer l'oiseau vole-t-il?

Q2:

Une femme marchant sur un pont tient à la main un petit téléphone portable pesant 0,75 N. Le téléphone est tenu à une hauteur de 1,2 m au-dessus de la surface du pont. Le pont est à 4,3 m au-dessus de la surface d'une rivière. Par quelle valeur l'énergie potentielle gravitationnelle du téléphone lorsqu'il est dans la main de la femme sur le pont est-elle plus élevée que l'énergie potentielle gravitationnelle du téléphone lorsqu'il est à la surface de la rivière?

Q3:

Un grain de poussière ayant une masse de 0,22 g se situe à une distance de 1‎ ‎250 m d'un petit éclat de glace qui a une masse de 1,5 g. Les deux objets sont situés dans un espace lointain, à une distance infiniment éloignée des étoiles ou d'autres objets de toute sorte. La force gravitationnelle exercée par les objets l'un sur l'autre est négligeable, de même que la force gravitationnelle exercée par d'autres objets sur le grain de poussière ou sur l'éclat de glace.

Quelle est l'énergie potentielle gravitationnelle du grain de poussière?

Quelle est l'énergie potentielle gravitationnelle de l'éclat de glace?

Q4:

Un objet ayant une masse de 10 kg est positionné à 15 m au-dessus de la surface d'une planète inconnue. L'objet a une énergie potentielle gravitationnelle de 1‎ ‎800 J . Quelle est l'accélération due à la gravité à la surface de la planète?

Q5:

Un objet maintenu en un point au-dessus du sol a une énergie potentielle gravitationnelle de 2‎ ‎352 J. La masse de l'objet est de 20 kg. À quelle distance se trouve l'objet au-dessus du sol?

Q6:

Un objet ayant une masse de 15 kg se situe en un point à 10 m au-dessus du sol. Quelle est l'énergie potentielle gravitationnelle de l'objet?

Q7:

Soit le déplacement vertical d'un objet depuis une position donnée. La grandeur 𝐸 correspond à l'énergie potentielle gravitationnelle de l'objet. Laquelle des formules suivantes illustre correctement la relation entre , 𝐸, la masse de l'objet et l'accélération de l'objet due à gravité?

  • A𝐸=𝑚𝑔
  • B𝐸=𝑚𝑔
  • C𝐸=𝑚𝑔
  • D𝐸=𝑔𝑚
  • E𝐸=𝑚𝑔

Q8:

Une pomme accrochée à la branche d'un arbre à 4,5 m au-dessus du sol a un poids de 1,2 N. Quelle est l'énergie potentielle gravitationnelle de la pomme?

Q9:

Un objet maintenu en un point situé à 1,5 m au-dessus du sol a 1‎ ‎176 J d'énergie potentielle gravitationnelle. Quelle est la masse de l'objet?

Q10:

Dans une pièce se trouvent un livre, un fauteuil, une étagère et une trappe qui mène à un sous-sol, comme indiqué sur le schéma ci-dessous. Le livre a un poids de 7,5 N. L'assise du fauteuil est à 0,45 m au-dessus du sol de la pièce, l'étagère est à 1,5 m au-dessus du sol de la pièce, et le sous-sol se situe à 2,2 m en-dessous du plancher de la pièce. Le livre est placé à plusieurs endroits de sorte que son énergie potentielle gravitationnelle change en fonction de sa position.

De quelle valeur l'énergie potentielle gravitationnelle du livre peut-elle diminuer si le livre est lâché depuis un point situé sur le sol de la pièce, à gauche de la trappe?

De quelle valeur l'énergie potentielle gravitationnelle du livre peut-elle diminuer si le livre est lâché depuis point situé sur le sol de la pièce, à droite de la trappe?

De quelle valeur l'énergie potentielle gravitationnelle du livre peut-elle diminuer si le livre est lâché depuis un point situé à la hauteur de l'assise du fauteuil?

De quelle valeur l'énergie potentielle gravitationnelle du livre peut-elle diminuer si le livre est lâché depuis un point situé à la hauteur de l'étagère?

La trappe est ouverte et le fauteuil est déplacé à côté de la trappe. Un lecteur est assis sur le fauteuil et tient le livre à la hauteur de l'assise du fauteuil, mais au-dessus de la trappe ouverte. De quelle valeur l'énergie potentielle gravitationnelle du livre peut-elle diminuer si le livre est lâché depuis ce point?

Le fauteuil est déplacée de sorte qu'elle soit sur le sol du sous-sol. Le lecteur est assis sur le fauteuil et tient le livre à la hauteur de l'assise. De quelle valeur l'énergie potentielle gravitationnelle du livre peut-elle diminuer si le livre est lâché depuis ce point?

La trappe est ouverte, et le livre est déplacé verticalement depuis le sol du sous-sol jusqu'à un point situé à la même hauteur au-dessus du sol de la pièce que l'étagère. De quelle valeur l'énergie potentielle gravitationnelle du livre est-elle augmentée?

Cette leçon comprend 17 questions additionnelles pour les abonnés.

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