Mouvement d'un Skateboarder dans un Parc
Contexte : L'étude de l'énergie mécaniqueSomme de l'énergie cinétique (liée à la vitesse) et de l'énergie potentielle (liée à l'altitude) d'un objet..
Imagine un skateboarder dans un "half-pipe", cette grande structure en U que l'on trouve dans les skateparks. Il s'élance d'un des points les plus hauts, descend, puis remonte de l'autre côté. Ce mouvement est un exemple parfait de la transformation et de la conservation de l'énergie. En descendant, son énergie potentielle (liée à sa hauteur) se transforme en énergie cinétique (liée à sa vitesse). En remontant, c'est l'inverse ! Cet exercice nous permettra de calculer ces énergies et de comprendre comment la vitesse et l'altitude sont liées.
Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à appliquer le principe de conservation de l'énergie mécanique, un concept fondamental en physique, pour prédire la vitesse ou l'altitude d'un objet en mouvement.
Objectifs Pédagogiques
- Savoir calculer l'énergie potentielle de pesanteur d'un objet.
- Savoir calculer l'énergie cinétique d'un objet.
- Comprendre et appliquer le principe de conservation de l'énergie mécanique.
- Relier l'énergie, la hauteur et la vitesse dans un mouvement simple.
Données de l'étude
Schéma du Mouvement
| Caractéristique | Symbole | Valeur |
|---|---|---|
| Masse du système (skateboarder + skate) | \(m\) | \(60 \text{ kg}\) |
| Hauteur de départ au point A | \(h_{\text{A}}\) | \(3 \text{ m}\) |
| Intensité de la pesanteur | \(g\) | \(9,8 \text{ N/kg}\) |
Questions à traiter
- Calculer la valeur de l'énergie potentielle de pesanteur (\(E_{p\text{A}}\)) du skateboarder au point A.
- Quelle est la valeur de son énergie cinétique (\(E_{c\text{A}}\)) au point A ? En déduire la valeur de son énergie mécanique (\(E_{m\text{A}}\)).
- En l'absence de frottements, quelle est la valeur de l'énergie mécanique (\(E_{m\text{B}}\)) au point B ? Justifier.
- Déterminer l'énergie cinétique (\(E_{c\text{B}}\)) au point B, puis calculer la vitesse (\(v_{\text{B}}\)) du skateboarder à ce point.
- Quelle hauteur maximale (\(h_{\text{C}}\)) le skateboarder pourra-t-il atteindre au point C, de l'autre côté de la rampe ?
Les bases sur les Énergies
1. Énergie Potentielle de Pesanteur (\(E_p\))
C'est l'énergie qu'un objet possède en raison de son altitude. Elle dépend de sa masse, de sa hauteur et de l'intensité de la pesanteur.
\[ E_p = m \times g \times h \]
Avec \(E_p\) en \(\text{Joules (J)}\), \(m\) en \(\text{kilogrammes (kg)}\), \(g\) en \(\text{Newtons par kilogramme (N/kg)}\) et \(h\) en \(\text{mètres (m)}\).
2. Énergie Cinétique (\(E_c\))
C'est l'énergie qu'un objet possède en raison de son mouvement. Elle dépend de sa masse et de sa vitesse.
\[ E_c = \frac{1}{2} \times m \times v^2 \]
Avec \(E_c\) en \(\text{Joules (J)}\), \(m\) en \(\text{kilogrammes (kg)}\) et \(v\) en \(\text{mètres par seconde (m/s)}\).
3. Énergie Mécanique (\(E_m\)) et sa Conservation
L'énergie mécanique est la somme de l'énergie potentielle et de l'énergie cinétique : \( E_m = E_p + E_c \).
Lorsqu'il n'y a pas de frottements, l'énergie mécanique se conserve : sa valeur reste constante tout au long du mouvement.
Correction : Mouvement d'un Skateboarder dans un Parc
Question 1 : Calcul de l'énergie potentielle au point A
Principe (le concept physique)
L'énergie potentielle de pesanteur est l'énergie qu'un objet "stocke" en raison de sa position en hauteur dans un champ de gravité (comme celui de la Terre). Plus un objet est haut, plus il a le "potentiel" de tomber et de gagner de la vitesse. Ici, le skateboarder au point A, en altitude, possède cette énergie stockée.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
L'énergie potentielle de pesanteur, notée \(E_p\), est toujours définie par rapport à un niveau de référence où l'on considère que l'altitude (et donc \(E_p\)) est nulle. Le choix de cette référence est arbitraire mais doit être cohérent tout au long de l'exercice. En général, on choisit le point le plus bas de la trajectoire pour simplifier les calculs, ce qui est le cas ici avec le point B.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Pensez à l'énergie potentielle comme à un réservoir d'eau en altitude. Plus le réservoir est haut, plus l'eau aura de l'énergie en sortant. Pour le skateboarder, c'est sa hauteur qui constitue son "réservoir" d'énergie de départ.
Normes (la référence réglementaire)
Les calculs de mécanique classique, comme celui-ci, sont basés sur les principes fondamentaux établis par Isaac Newton au XVIIe siècle, notamment sa loi universelle de la gravitation qui est à l'origine du concept de champ de pesanteur.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Formule de l'énergie potentielle de pesanteur
Hypothèses (le cadre du calcul)
Pour que cette formule soit applicable simplement, nous faisons les hypothèses suivantes :
- Le skateboarder est considéré comme un point matériel (toute sa masse est concentrée en un seul point).
- L'intensité de la pesanteur \(g\) est considérée comme constante sur toute la hauteur du mouvement.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
Nous extrayons les valeurs utiles de l'énoncé de l'exercice :
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Masse du système | \(m\) | 60 | \(\text{kg}\) |
| Intensité de la pesanteur | \(g\) | 9,8 | \(\text{N/kg}\) |
| Hauteur au point A | \(h_{\text{A}}\) | 3 | \(\text{m}\) |
Astuces (Pour aller plus vite)
Avant de calculer, vérifiez toujours que vos unités sont cohérentes (Système International : mètres, kilogrammes, secondes). Ici, tout est déjà dans les bonnes unités, il n'y a donc pas de conversion à faire, ce qui évite une source d'erreur fréquente.
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma illustre la position de départ du skateboarder au point A, à une hauteur \(h_{\text{A}}\) par rapport au point le plus bas, notre référence pour l'altitude nulle.
Situation Initiale au Point A
Calcul(s) (l'application numérique)
Calcul de l'énergie potentielle en A
Schéma (Après les calculs)
Ce diagramme circulaire représente la répartition de l'énergie du skateboarder au point A. On voit que 100% de son énergie mécanique est sous forme potentielle, car sa vitesse est nulle.
Répartition de l'énergie au point A
Réflexions (l'interprétation du résultat)
La valeur de 1764 Joules représente l'énergie que la gravité peut "libérer" lorsque le skateboarder descendra de 3 mètres. C'est cette énergie qui sera convertie en vitesse. Pour donner un ordre d'idée, c'est à peu près l'énergie nécessaire pour soulever un pack de 6 bouteilles d'eau de 1,5L à une hauteur de 20 mètres !
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
L'erreur la plus classique est l'oubli d'une des grandeurs dans la formule (oublier la masse ou la hauteur). Une autre erreur est de mal choisir la hauteur, il faut bien prendre la hauteur verticale par rapport à la référence h=0.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
Pour maîtriser cette question, retenez :
- Concept Clé : L'énergie potentielle dépend de la hauteur.
- Formule Essentielle : \(E_p = m \cdot g \cdot h\).
- Point de Vigilance Majeur : Utiliser les bonnes unités et la bonne hauteur (verticale).
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Les barrages hydroélectriques sont une application à grande échelle de ce principe. L'eau stockée en hauteur dans le barrage possède une énorme énergie potentielle qui est ensuite convertie en énergie cinétique en s'écoulant, ce qui fait tourner des turbines pour produire de l'électricité.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer (pour verifier la comprehension de l'etudiant par rapport a la question)
Si un autre skateboarder de 75 kg s'élançait de la même hauteur, quelle serait son énergie potentielle de départ ?
Question 2 : Énergie cinétique et mécanique en A
Principe (le concept physique)
L'énergie cinétique est l'énergie du mouvement, elle dépend donc directement de la vitesse. L'énergie mécanique est simplement le "total" de toute l'énergie non thermique du système, c'est-à-dire la somme de l'énergie de position (\(E_p\)) et de l'énergie de mouvement (\(E_c\)).
Mini-Cours (approfondissement théorique)
Un objet peut posséder les deux types d'énergie en même temps. Par exemple, un oiseau en vol possède une énergie potentielle (grâce à son altitude) et une énergie cinétique (grâce à sa vitesse). L'énergie mécanique est le concept qui unifie ces deux formes d'énergie pour décrire l'état énergétique global de l'objet.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Retenez bien le mot-clé de l'énoncé : "sans vitesse initiale". Dès que vous lisez cela, votre premier réflexe doit être de penser : vitesse nulle \(\Rightarrow\) énergie cinétique nulle. C'est un point de départ très fréquent dans les exercices de mécanique.
Normes (la référence réglementaire)
Les définitions de l'énergie cinétique et mécanique sont des piliers de la mécanique classique. Le concept d'énergie cinétique a été formalisé au XVIIIe siècle par des savants comme Émilie du Châtelet, qui a montré sa dépendance au carré de la vitesse.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Formule de l'énergie cinétique
Formule de l'énergie mécanique
Hypothèses (le cadre du calcul)
L'unique hypothèse à formuler ici vient de la lecture de l'énoncé :
- La vitesse de départ est nulle : \(v_{\text{A}} = 0 \text{ m/s}\).
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
Nous utilisons les valeurs connues pour le point A :
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Masse | \(m\) | 60 | \(\text{kg}\) |
| Vitesse au point A | \(v_{\text{A}}\) | 0 | \(\text{m/s}\) |
| Énergie potentielle en A | \(E_{p\text{A}}\) | 1764 | \(\text{J}\) |
Astuces (Pour aller plus vite)
Au point le plus haut d'une trajectoire où un objet s'arrête momentanément (comme une balle lancée en l'air), l'énergie cinétique est toujours nulle et l'énergie mécanique est alors simplement égale à l'énergie potentielle maximale.
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma est le même que pour la question 1. Il montre le skateboarder au point A, à sa hauteur maximale et avec une vitesse nulle, avant que le mouvement ne commence.
Situation Initiale au Point A
Calcul(s) (l'application numérique)
Calcul de l'énergie cinétique en A
Calcul de l'énergie mécanique en A
Schéma (Après les calculs)
Comme l'énergie cinétique est nulle, le diagramme de répartition énergétique au point A montre que 100% de l'énergie mécanique est sous forme d'énergie potentielle.
Répartition de l'énergie au point A
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Au point A, le skateboarder est immobile au point le plus haut. Il n'a donc pas d'énergie de mouvement (\(E_c=0\)). Toute son énergie mécanique est "stockée" sous forme d'énergie potentielle. Cette valeur de 1764 J est le "budget" énergétique total qu'il aura pour tout le reste de sa descente (en l'absence de frottements).
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Attention à ne pas oublier le carré (\(v^2\)) dans la formule de l'énergie cinétique. C'est une erreur très courante. Heureusement, quand v=0, l'erreur n'a pas de conséquence, mais elle en aura dans la suite de l'exercice !
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Concept Clé : L'énergie cinétique dépend de la vitesse. Si v=0, alors Ec=0.
- Formule Essentielle : \(E_m = E_p + E_c\).
- Point de Vigilance Majeur : Bien interpréter "sans vitesse initiale".
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
La raison pour laquelle la vitesse est au carré dans la formule (\(v^2\)) a de grandes conséquences. Par exemple, pour un véhicule, doubler sa vitesse multiplie par quatre (\(2^2\)) son énergie cinétique. C'est pourquoi la distance de freinage augmente de façon si importante avec la vitesse !
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer (pour verifier la comprehension de l'etudiant par rapport a la question)
Si le même skateboarder avait pris une petite poussée au départ lui donnant une vitesse de \(2 \text{ m/s}\) au point A, quelle aurait été sa nouvelle énergie mécanique totale ?
Question 3 : Énergie mécanique au point B
Principe
C'est le cœur du concept de conservation de l'énergie. L'énoncé nous dit de négliger les frottements. Dans ce cas idéal, l'énergie mécanique totale du système ne change pas pendant le mouvement.
Mini-Cours
Le principe de conservation de l'énergie mécanique stipule que si un objet n'est soumis qu'à des forces dites "conservatives" (comme la gravité), son énergie mécanique totale reste constante. Les forces de frottement sont "non-conservatives" car elles transforment l'énergie mécanique en chaleur, ce qui la fait "disparaître" du point de vue purement mécanique. Comme l'énoncé précise de négliger les frottements, l'énergie mécanique en A, en B, et en tout autre point de la trajectoire est la même.
Schéma
Ce schéma illustre la conservation de l'énergie. La hauteur totale de la barre d'énergie (représentant \(E_m\)) est identique aux points A et B. Seule la répartition entre l'énergie potentielle (bleu) et cinétique (orange) change.
Conservation de l'Énergie Mécanique
Réflexions
Puisque l'énergie mécanique se conserve, sa valeur au point B (ou n'importe quel autre point de la trajectoire) sera la même que sa valeur au point de départ A.
Points de vigilance
L'erreur la plus fréquente est d'appliquer ce principe sans vérifier les conditions. Si l'énoncé avait mentionné "avec frottements", l'énergie mécanique en B aurait été inférieure à celle en A. Lisez toujours attentivement l'énoncé pour voir si les frottements sont négligés ou non.
Points à retenir
Principe de conservation de l'énergie mécanique : En l'absence de forces de frottement, l'énergie mécanique d'un système se conserve. Elle peut se transformer (de potentielle à cinétique et vice-versa), mais sa valeur totale reste constante.
Résultat Final
Question 4 : Vitesse au point B
Principe (le concept physique)
Au point B, le point le plus bas, toute l'énergie potentielle initiale a été convertie en énergie de mouvement, l'énergie cinétique. La conservation de l'énergie mécanique nous permet de dire que l'énergie totale en B est la même qu'en A. Connaissant l'énergie cinétique en B, on peut en déduire la vitesse.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
Cette transformation d'énergie est fondamentale en physique. \(E_p \rightarrow E_c\). Au point B, l'altitude \(h_{\text{B}}\) est nulle (car c'est notre référence), donc \(E_{p\text{B}} = 0\). L'équation de l'énergie mécanique \(E_{m\text{B}} = E_{p\text{B}} + E_{c\text{B}}\) se simplifie donc en \(E_{m\text{B}} = E_{c\text{B}}\). Toute l'énergie est cinétique : le skateboarder est à sa vitesse maximale.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Le cheminement logique est la clé :
1. On connaît l'énergie totale grâce au point de départ (\(E_{m\text{A}}\)).
2. On affirme que cette énergie se conserve (\(E_{m\text{B}} = E_{m\text{A}}\)).
3. On analyse le point d'arrivée (en B, h=0 donc Ep=0).
4. On en déduit l'énergie cinétique en B, puis la vitesse.
Normes (la référence réglementaire)
Le principe de conservation de l'énergie est une des lois les plus fondamentales de la physique, valable de la mécanique classique à la physique quantique. Il stipule que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite, seulement transformée.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Inversion de la formule de l'énergie cinétique
Hypothèses (le cadre du calcul)
On se base sur les hypothèses précédentes, notamment :
- Il n'y a pas de frottements, donc l'énergie mécanique est conservée.
- Le point B est à l'altitude de référence, \(h_{\text{B}} = 0 \text{ m}\).
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
On utilise les résultats et données pertinentes :
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Énergie mécanique en B | \(E_{m\text{B}}\) | 1764 | \(\text{J}\) |
| Masse | \(m\) | 60 | \(\text{kg}\) |
Astuces (Pour aller plus vite)
Pour ce type de problème (chute libre ou glissade sans frottements), on peut utiliser directement la relation \(mgh = \frac{1}{2}mv^2\). On voit qu'on peut simplifier par \(m\) de chaque côté, ce qui donne \(gh = \frac{1}{2}v^2\). On en déduit la formule très utile : \(v = \sqrt{2gh}\). La vitesse en bas ne dépend que de la hauteur de départ !
Schéma (Avant les calculs)
Au point B, le skateboarder atteint sa vitesse maximale. On peut représenter cette vitesse par un vecteur horizontal.
Situation au Point B
Calcul(s) (l'application numérique)
Détermination de l'énergie cinétique en B
Calcul de la vitesse en B
Schéma (Après les calculs)
Au point B, la répartition de l'énergie est l'inverse de la situation au point A : 100% de l'énergie est cinétique, car l'altitude est nulle.
Répartition de l'énergie au point B
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Une vitesse de 7,67 m/s correspond à environ 27,6 km/h. C'est la vitesse maximale que le skateboarder atteint durant sa descente. Toute l'énergie "potentielle" de la hauteur s'est transformée en énergie de "mouvement".
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
L'erreur principale ici est dans la manipulation de la formule. N'oubliez pas de multiplier par 2 et de diviser par \(m\) AVANT de prendre la racine carrée. Beaucoup d'élèves oublient la racine carrée à la fin et obtiennent un résultat de 58,8 m/s, ce qui est une vitesse énorme et irréaliste.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Concept Clé : La conservation de l'énergie permet de relier la hauteur de départ à la vitesse d'arrivée.
- Formule Essentielle : \(v = \sqrt{\frac{2 E_c}{m}}\).
- Point de Vigilance Majeur : Ne pas se tromper dans l'inversion de la formule et ne pas oublier la racine carrée.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
La forme des rampes de half-pipe n'est pas un simple arc de cercle. C'est une courbe plus complexe (une clothoïde) qui inclut une section verticale en haut. Cette forme est conçue pour que la transition entre la partie courbe et la partie verticale se fasse en douceur, évitant ainsi des changements brusques d'accélération qui seraient dangereux pour le skater.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer (pour verifier la comprehension de l'etudiant par rapport a la question)
Si le skateboarder partait d'une rampe deux fois plus haute (\(6 \text{ m}\)), quelle serait sa vitesse au point le plus bas ? (Astuce : vous n'avez pas besoin de tout recalculer !)
Question 5 : Hauteur maximale au point C
Principe (le concept physique)
Le mouvement continue : le skateboarder remonte la rampe. Son énergie cinétique (mouvement) est reconvertie en énergie potentielle (altitude). Le point le plus haut, C, est atteint lorsque toute l'énergie cinétique a été transformée, et que sa vitesse redevient momentanément nulle.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
Nous assistons ici à la deuxième transformation : \(E_c \rightarrow E_p\). Puisque l'énergie mécanique totale doit rester constante (toujours 1764 J), et qu'au point le plus haut la vitesse est nulle (\(E_{c\text{C}} = 0\)), toute l'énergie mécanique doit être à nouveau sous forme potentielle. On a donc \(E_{m\text{C}} = E_{p\text{C}}\). En combinant avec la conservation de l'énergie (\(E_{m\text{C}} = E_{m\text{A}}\)), on obtient une égalité directe entre les énergies potentielles de départ et d'arrivée.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Dans un monde "parfait" sans frottements, un système comme celui-ci est parfaitement symétrique. La situation au point C (hauteur max, vitesse nulle) est l'image miroir de la situation au point A. Vous devriez donc pouvoir deviner le résultat avant même de faire le calcul.
Normes (la référence réglementaire)
Ce problème illustre un "oscillateur harmonique" (comme un pendule). L'étude de ces systèmes qui échangent perpétuellement de l'énergie entre deux formes est une branche fondamentale de la physique, avec des applications allant des horloges aux circuits électroniques.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Formulation de la conservation de l'énergie
Hypothèses (le cadre du calcul)
On maintient l'hypothèse de l'absence de frottements. De plus, on définit le point C comme le point d'altitude maximale, ce qui implique :
- La vitesse au point C est nulle : \(v_{\text{C}} = 0 \text{ m/s}\).
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
La seule donnée nécessaire est l'énergie mécanique totale, qui est constante.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Énergie mécanique | \(E_m\) | 1764 | \(\text{J}\) |
Astuces (Pour aller plus vite)
Comme l'énergie se conserve et que les points de départ (A) et d'arrivée (C) sont tous deux des points où la vitesse est nulle, leurs énergies potentielles doivent être identiques. Si \(E_{p\text{C}} = E_{p\text{A}}\), alors \(mgh_{\text{C}} = mgh_{\text{A}}\), ce qui implique directement \(h_{\text{C}} = h_{\text{A}}\). Le calcul est instantané.
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma montre la position C, symétrique à A. À cet instant précis, le skateboarder est immobile au sommet de sa trajectoire ascendante, avant de repartir en arrière.
Situation au Point C
Calcul(s) (l'application numérique)
Calcul de la hauteur en C
Schéma (Après les calculs)
La répartition de l'énergie au point C est de nouveau 100% potentielle, illustrant la conversion complète de l'énergie cinétique en énergie potentielle pendant la remontée.
Répartition de l'énergie au point C
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Le résultat \(h_{\text{C}} = 3 \text{ m}\) confirme notre intuition : sans aucune perte d'énergie, le skateboarder remonte exactement à la hauteur d'où il est parti. Dans la réalité, à cause des frottements de l'air et des roues, il perdrait un peu d'énergie à chaque aller-retour et atteindrait une hauteur légèrement inférieure à chaque fois.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
L'erreur serait de ne pas comprendre que le "point le plus haut" est un point où la vitesse est nulle. Si l'on ne pose pas \(E_{c\text{C}} = 0\), on se retrouve avec une équation à deux inconnues (\(h_{\text{C}}\) et \(v_{\text{C}}\)) et le problème est bloqué.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Concept Clé : Dans un système conservatif, le mouvement est périodique et symétrique.
- Raisonnement : Si les conditions de départ (v=0, h=max) et d'arrivée (v=0, h=max) sont les mêmes, alors les hauteurs doivent être égales.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Les montagnes russes fonctionnent exactement sur ce principe ! Le premier wagon est treuillé jusqu'au point le plus haut pour lui donner un maximum d'énergie potentielle. Le reste du parcours n'est qu'une succession de conversions entre énergie potentielle (dans les montées) et énergie cinétique (dans les descentes). Les ingénieurs calculent les hauteurs de chaque bosse pour s'assurer que le train aura toujours assez d'énergie pour finir le parcours, malgré les pertes dues aux frottements.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer (pour verifier la comprehension de l'etudiant par rapport a la question)
Imaginons qu'à cause des frottements, le skater perde \(164 \text{ J}\) d'énergie mécanique pendant la descente et la remontée. Quelle nouvelle hauteur maximale \(h_{\text{C}}\) atteindrait-il ?
Outil Interactif : Simulateur d'Énergie
Utilisez les curseurs pour changer la masse du skateboarder et sa hauteur de départ. Observez comment cela affecte son énergie et sa vitesse maximale au point le plus bas de la rampe.
Paramètres d'Entrée
Résultats Clés
Remarquez-vous quelque chose ? La vitesse maximale ne dépend que de la hauteur de départ, pas de la masse du skateboarder !
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Lorsque le skateboarder descend la rampe, que fait son énergie potentielle ?
2. Au point le plus haut de sa trajectoire (juste avant de redescendre), l'énergie cinétique du skateboarder est...
3. Si on double la masse du skateboarder mais qu'il part de la même hauteur, sa vitesse en bas sera...
4. Dans le Système International, l'unité de l'énergie est :
5. Que se passerait-il si les frottements n'étaient PAS négligeables ?
- Énergie Cinétique (\(E_c\))
- Énergie que possède un corps du fait de son mouvement. Elle se mesure en Joules (J).
- Énergie Potentielle de Pesanteur (\(E_p\))
- Énergie que possède un corps du fait de son altitude par rapport à une référence. Elle se mesure en Joules (J).
- Énergie Mécanique (\(E_m\))
- Somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle de pesanteur d'un corps : \(E_m = E_c + E_p\).
- Conservation de l'Énergie
- Principe selon lequel, en l'absence de frottements, l'énergie mécanique totale d'un système reste constante au cours du temps.
- Joule (J)
- Unité de mesure de l'énergie dans le Système International.
D’autres exercices de physique 3 ème:
0 commentaires