LES MONTAGNES RUSSES : UN RODEO D’ENERGIES !
Situation :Les wagons des montagnes russes ne sont pas motorisés. Ils sont d’abord tractés en haut d’une descente, d’où on les libère avec une vitesse initiale très faible. En s’engageant dans la pente, les wagons accélèrent : ils prennent de plus en plus de vitesse, et donc gagnent de l’énergie cinétique. |
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Etude énergétique au cours du déplacement :
1) Pour chaque position des wagons sur les montagnes russes, représenter au crayon à papier dans les rectangles le niveau de l’énergie cinétique Ec.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
2) D’où provient l’énergie cinétique gagnée par le wagon de la montagne russe au cours de sa première descente ?
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3) Comment pourrait-on nommer l’énergie donnée au départ aux wagons ? …………………………………………………
4) Pour chaque schéma, compléter au crayon à papier le niveau de Ep., appelée énergie de ……………………
5) Au cours du mouvement de a) à e), que peut-on dire des deux énergies Ec et Ep ?
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6) L’énergie mécanique Em est la somme de l’énergie cinétique Ec et de l’énergie de position Ep. Quelle propriété présenterait selon-vous l’énergie mécanique pendant le trajet de a) à e) ?
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7) Pour chaque schéma, compléter le niveau de l’énergie mécanique, et réajuster si nécessaire ceux de l’énergie cinétique et de l’énergie de position.
Conclusion :
Résumez en quelques phrases ce que vous avez compris de
cette activité.
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LES MONTAGNES RUSSES : UN RODEO D’ENERGIES !
Correction
La correction peut être illustrée par une animation de Jean-Pierre Fournat et est disponible sur son site :
http://physiquecollege.free.fr.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
2) L’énergie cinétique provient de la diminution d’altitude.
3) Un corps placé en hauteur possède donc potentiellement une énergie. Cette énergie pourra se nommer énergie de position.
4) Les positions c) et e) sont à la même hauteur et doivent donc présenter la même énergie de position.
5) L’énergie cinétique acquise provient de l’énergie de position perdue. De même, à la remontée, l’énergie de position acquise provient de l’énergie cinétique perdue. Il y a donc :
- conversion d’énergie de position en énergie cinétique à la descente,
- conversion d’énergie cinétique en énergie de position à la montée.
6) Puisqu’il y a conversion d’énergie dans un sens et dans l’autre, cela fonctionne comme des vases communiquant avec le même volume d’eau. L’énergie totale reste la même. Donc l’énergie mécanique se conserve.
7) Pour la position f), un freinage est intervenu : il y a donc une conversion d’énergie cinétique en énergie thermique (les freins ; les rails et les roues chauffent). Donc l’énergie mécanique, cette fois diminue.