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CHAPITRE 4 : Forces gravitationnelles
Activité 03 : Conversion d’énergie, l’orgue de Casadei
Un corps placé à une certaine hauteur possède une certaine forme d’énergie : énergie potentielle de gravitation ou énergie potentielle de pesanteur.
Si l’on néglige les frottements de l’air, au cours de sa chute, cet objet acquiert de la vitesse : il convertit son énergie potentielle gravitationnelle en énergie cinétique.
En fin de chute, ce corps impacte un objet qui se déforme. L’énergie cinétique est alors totalement convertie en énergie de déformation.
Orgue de Cassedei
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CHAPITRE 4 : Forces gravitationnelles
Activité 03 : Conversion d’énergie, l’orgue de Casadei
Un corps placé à une certaine hauteur possède une certaine forme d’énergie : énergie potentielle de gravitation ou énergie potentielle de pesanteur.
Si l’on néglige les frottements de l’air, au cours de sa chute, cet objet acquiert de la vitesse : il convertit son énergie potentielle gravitationnelle en énergie cinétique.
En fin de chute, ce corps impacte un objet qui se déforme. L’énergie cinétique est alors totalement convertie en énergie de déformation.
Partie 1 : Vitesse de fin chute constante.
À partir de l’illustration ci-dessous, vérifier la relation en l’énergie de déformation, qui représente indirectement l’énergie cinétique, et la masse. Pour cela, mesurer la déformation en fonction de la masse et réaliser un tableau, puis un graphique “Energie de déformation en fonction de la masse”.
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Résultats de mesures
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Exploitation graphique
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Conclusion :
L’énergie cinétique est proportionnelle à la masse et le coefficient de proportionnalité est égale à 0,30 USI.
Il est possible d’écrire : EC = a × m, avec Ec : énergie cinétique et m : masse.
Partie 2 : Masse constante.
- À partir de l’illustration ci-dessous, vérifier la relation en l’énergie de déformation, qui représente indirectement l’énergie cinétique, et la vitesse. Pour cela, mesurer la déformation en fonction de la vitesse et réaliser un tableau, puis un graphique “Energie de déformation en fonction de la masse”.
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Résultats de mesures
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Exploitation graphique
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Conclusion :
Il n’y a pas proportionnalité en l’énergie cinétique est la vitesse d’un objet.
- Le graphique obtenu est appelé “parabole”. Il est caractéristique de fonction “carré”. Cela peut laisser entendre qu’il aurait proportionnalité entre l’énergie cinétique et la vitesse au carré.
Pour vérifier cette hypothèse, reprendre les mesures précédentes et tracer le graphique de l’énergie cinétique en fonction de la vitesse au carré.
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Résultats de mesures
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Exploitation graphique
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Conclusion :
L’énergie cinétique est proportionnelle à la vitesse au carré et le coefficient de proportionnalité est égale à 9,21 ×10-4 USI.
Il est possible d’écrire : EC = a × v2, avec EC : énergie cinétique et v : vitesse.
BILAN :
Nous venons de prouver que l’énergie cinétique est proportionnelle à la masse ET à la vitesse au carré de l’objet. Il est possible d’écrire : EC = coefficient de proportionnalité × m × v2. L’étude de cette situation permet de connaître ce coefficient, il est égale à 1/2
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