Physique · Troisième · 3 leçons

Fiche de révision : L'énergie et ses conversions

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.
Énergie et puissance — Puissance comme énergie par unité de temps P = E / Δt, watt, kilowattheure, bilan de puissance d'un appareil.
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.
Loi d'Ohm — U = R I pour un conducteur ohmique, résistance en ohm, caractéristique U(I) linéaire, association de résistances.

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 (2 autres notions, les pièges à éviter et la version imprimable) est réservée à votre compte.

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