Physique · Première · 5 leçons

Fiche de révision : Modéliser les produits

L’essentiel de chaque leçon du chapitre, tel qu’il est écrit dans le cours : à relire, à imprimer, puis à vérifier par l’entraînement.

Les notions de cette fiche

Énergie cinétique et énergie potentielle de pesanteur — E_c = ½ m v², E_pp = m g h, formes et conversions d'énergie, unité joule, distance d'arrêt d'un véhicule.
Forces et interactions — Action mécanique, modélisation par une force (point d'application, direction, sens, valeur en newton), diagramme objets-interactions, forces de contact et à distance.
Loi d'Ohm — U = R I pour un conducteur ohmique, résistance en ohm, caractéristique U(I) linéaire, association de résistances.
Lois des nœuds et des mailles — Loi d'unicité de l'intensité en série, loi des nœuds, loi d'additivité des tensions, loi des mailles.
Puissance et énergie électriques — P = U I, E = P Δt, effet Joule P = R I², puissance nominale, facture d'électricité en kWh.

À maîtriser avant de commencer

Ces notions sont utilisées ici. Relisez-les si l’une d’elles vous échappe.

Vitesse moyenne — v = d / Δt, unités m/s et km/h et leur conversion, distinction vitesse moyenne / vitesse instantanée, mouvement uniforme.
Poids et masse — Distinction masse (kg, invariable) et poids (N, dépend du lieu) ; P = m g ; intensité de la pesanteur g ≈ 9,8 N/kg sur Terre.
Grandeurs et unités du Système international — Grandeur physique, valeur numérique et unité ; unités usuelles du quotidien : mètre (m), kilogramme (kg), seconde (s), degré Celsius (°C), litre (L) ; mesurer une longueur, une masse, une durée, une température, un volume.
Intensité et tension — Intensité (A, ampèremètre en série), tension (V, voltmètre en dérivation), branchement des appareils de mesure.
Proportionnalité — Reconnaître une situation de proportionnalité, coefficient de proportionnalité, passage à l'unité, produit en croix, tableau et représentation graphique.
Énergie et puissance — Puissance comme énergie par unité de temps P = E / Δt, watt, kilowattheure, bilan de puissance d'un appareil.

Le début de la fiche

Extrait de la leçon « Énergie cinétique et énergie de position : le carré qui change tout », tel qu’il figure sur la fiche.

Relations et conversions à retenir

$E_c = \frac{1}{2}\, m\, v^2 \quad (E_c \text{ en J},\ m \text{ en kg},\ v \text{ en m/s})$
$v = \sqrt{\frac{2 E_c}{m}}$
$E_{pp} = m\, g\, h \quad (\text{relation donnée, non exigible au cycle 4})$
$v_{\mathrm{m/s}} = \frac{v_{\mathrm{km/h}}}{3{,}6} \qquad 1\ \mathrm{kJ} = 1000\ \mathrm{J}$

Tableau : Grandeur, Relation, Unités SI, Domaine de validité
Grandeur	Relation	Unités SI	Domaine de validité
Énergie cinétique	$E_c = \dfrac{1}{2} m v^2$	J, kg, m/s	point matériel ou translation, dans un référentiel choisi, à vitesse non relativiste
Vitesse à partir de $E_c$	$v = \sqrt{\dfrac{2 E_c}{m}}$	m/s, J, kg	même relation, retournée
Énergie potentielle de pesanteur	$E_{pp} = m \times g \times h$	J, kg, N/kg, m	près de la surface ( $g$ constant), $h$ mesurée depuis une référence annoncée — relation donnée dans l'énoncé
Conversion de vitesse	$v_{\text{m/s}} = \dfrac{v_{\text{km/h}}}{3{,}6}$	—	toujours, avant d'utiliser $E_c$

Facteurs à connaître de tête. Vitesse ×2 ⇒ $E_c$ ×4. Vitesse ×3 ⇒ $E_c$ ×9. Masse ×2 ⇒ $E_c$ ×2. De façon générale, vitesse × $k$ ⇒ $E_c$ × $k^2$ .

Unités d'énergie. $1\ \text{kJ} = 1000\ \text{J}$ , $1\ \text{MJ} = 1000\ \text{kJ}$ . Le joule est l'unité SI d'énergie ; il sert pour toutes les formes d'énergie, mécanique, thermique, électrique ou chimique.

Ce qui n'est pas au programme du collège. Le théorème de l'énergie cinétique, le travail d'une force et l'énergie mécanique $E_m = E_c + E_{pp}$ comme grandeur nommée : ils seront approfondis au lycée. Au collège, on raisonne avec des bilans chiffrés, exactement comme dans l'exemple ci-dessus.

La suite de la fiche (4 autres notions, les pièges à éviter et la version imprimable) est réservée à votre compte.

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