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Travail et énergie mécanique

Sciences · L'énergie S4 11 minutes

Calculer le travail d'une force (W = F × d), l'énergie cinétique et l'énergie potentielle, relier le travail à la variation d'énergie mécanique et comprendre pourquoi la vitesse est si dangereuse.

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Ce que l'élève retient

Le travail d'une force est un transfert d'énergie : il fait varier l'énergie mécanique, somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle.

  • Travail : W = F × d (en joules), et W = F × d × cosinus alpha si la force est inclinée.
  • Travail moteur : positif. Travail résistant : négatif. Force perpendiculaire ou pas de déplacement : travail nul.
  • Énergie cinétique : un demi × m × v², avec v en mètres par seconde.
  • Énergie potentielle de pesanteur : m × g × h, avec g = 9,81 newtons par kilogramme.
  • Énergie mécanique : énergie cinétique + énergie potentielle.
  • Vitesse doublée : énergie cinétique et distance de freinage multipliées par 4.

Exemples : Chariot poussé avec 200 newtons sur 15 mètres : 3 000 joules. · Voiture de 1 000 kilogrammes : environ 96 000 joules à 50 kilomètres par heure, environ 386 000 joules à 100 kilomètres par heure.

Comment se passe la leçon

  1. Deux fois plus vite…
  2. Une force qui travaille
  3. Les formules de l'énergie mécanique
  4. Des calculs pas à pas
  5. Attention, pièges !
  6. À toi de jouer !
  7. Ce que je garde

Une accroche, une manipulation, la règle, des exemples, les pièges, des exercices corrigés (deux essais, une explication à chaque fois) et un mémo à imprimer. Tout peut être lu à voix haute.

Dans les programmes officiels

D'après les textes officiels (Référentiels de la Fédération Wallonie-Bruxelles) :

  • HSC-D2-023Analyser une situation pour en déduire la répartition d’énergie ou les échanges énergétiques. S4 · Physique — UAA 3 : Travail, énergie, puissance
  • HSC-D2-025Relier le travail à la variation d’énergie mécanique dans une situation courante. S4 · Physique — UAA 3 : Travail, énergie, puissance
  • HSC-D2-030Estimer, via l’énergie cinétique, le lien entre une variation de vitesse et la sécurité d’un déplacement. S4 · Physique — UAA 3 : Travail, énergie, puissance

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