Physique · Collège Prive Laïc Mongo Beti · Année Scolaire 2021 2022 · Séquence n° 3 · Première d · Professeur : Talla Eddie
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Exercices, méthodes & corrigés (4)
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Méthodes et corrigés
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Exercice 1
Thermodynamique
1.1- Définir: calorimètre ; modèle scientifique ; énergie potentielle ; système pseudo-isolé. 1.2- Enoncer le principe des échanges de chaleur. 1.3- Répondre par vrai ou faux. a- La variation de l'énergie potentielle dépend de l'état de référence. b- Pendant l'ébullition de l'eau pure, la température reste constante : c'est-à-dire l'eau n'absorbe pas de chaleur pendant l'ébullition. c- La quantité de chaleur est toujours positive. d- La variation de l'énergie potentielle dépend du niveau de référence. 1.4- QCM : Question à choix multiple. Choisir la (ou les) bonne (s) réponse (s). 1.4.1- Laquelle des unités suivantes représentent une grandeur différente des autres : a-KWh; b-J; c-Kcal; d- Kg.m/s² 1.4.2- Au cours de la chute libre d'une pierre, l'énergie potentielle: a- augmente; b- diminue; c- ne varie pas 1.4.3- Lorsque la vitesse angulaire d'un solide en mouvement de rotation est divisée par 2, son énergie cinétique est : a- divisée par deux; b- divisée par quatre; c- diminuée 1.5- Citer les modes de transfert de la chaleur.
5 ptsExercice 2
Énergie mécanique
2.1- Mr Kessel utilise pour labourer, un attelage composé d'un âne relié à un système qu'on peut modéliser par une barre qui fait un angle a = 30° avec le sol que nous supposerons horizontal. Les sillons labourés sont rectilignes. 2.1.1- Quelle est la direction de la force que l'âne applique sur la charrue ? 2.1.2- On admet que la force de traction que l'âne applique sur la charrue est une force constante d'intensité F=1200N qui fait avec la direction des sillons un angle de a = 30°. Quel est le travail effectué par cette force lorsque Mr Kessel creuse un sillon de longueur 120m. 2.2- On comprime un ressort de raideur K=80N/Kg d'une longueur Dl=6Cm. 2.2.1- Sous quelle forme l'énergie se trouve stockée dans le ressort? 2.2.2- On utilise le ressort précédant pour lancer une petite bille de m=40g vers le haut avec une vitesse Vo verticale. On prendra g=10N/Kg. a- Quelle est la valeur de la vitesse Vo de lancement de la bille? On admettra que toute l'énergie emmagasinée dans le ressortest transmise à la bille. b- Jusqu'à quelle hauteur mesurée à partir du point de lancement s'élève la bille c'est-à-dire la hauteur maximale atteinte par la bille? On négligera l'action de l'air et on utilisera la conservation de l'énergie mécanique. On prendra également comme niveau de référence des énergies potentielles de pesanteur le point de lancement de la bille.
5 ptsSituation problème 1
Thermodynamique
Compétence visée : Détermination de la température d'un four /5pts Mr WAT aimerait déterminer la température de son four. Pour cela, il place un morceau de fer de masse m=22,3g et quand il a pris la température du four, il le plonge rapidement dans un calorimètre contenant 450g d'eau à la température 15°C. La température de l'eau s'élève jusqu'à 22,5°C. Aide Mr WAT à : Tache1: Déterminer la température de son four si la chaleur massique du fer est 480J/Kg/°C et celle de l'eau est 4918J/Kg/°C. Tache2: Faire un schéma claire et annoter d'un calorimètre. Dans cette détermination, on n'a pas tenu compte de la capacité thermique K du calorimètre qui vaut en réalité 84J/°C. Y-a-t-il lieu de corriger le résultat précédant ? Si oui, quelle est la nouvelle température du four? Tache3: Pour déterminer la chaleur massique d'un liquide autre que l'eau, on remplace l'eau du calorimètre par un liquide de masse m=100g à température initiale de 15°C. Le même morceau de fer préalablement porté à une température de 100°C est plongé dans le liquide. L'équilibre thermique est atteint lorsque la température du liquide est 19,1°C. Quelle est la chaleur massique de ce liquide ?
5 ptsSituation problème 2
Mécanique
Compétence visée : Dressage d'un tableau de valeurs et détermination d'une grandeur physique à partir du graphe /5pts Un élève de classe de 1ère D réalise une expérience au laboratoire dont le but est la détermination d'une constante de raideur K d'un ressort. Au bout de ce ressort, il accroche des masses marquées mi de différentes valeurs en Kg. A chaque masse correspond un allongement Xi. Il dresse dont le tableau de valeurs suivant : mi en Kg 0,010 0,020 0,030 0,050 0,060 Xi en m 0,005 0,010 0,010 0,015 0,020 Tache1: Quelles sont les grandeurs physiques mis en évidence dans cette expérience et leurs instruments de mesures ? Tache2: L'élève a relevé sur ces grandeurs les incertitudes suivantes. DX=0,001m et Dm=0,001Kg. Pour une masse mi, et un allongement Xi, établir la relation Xi = mi/K. On utilisera la condition d'équilibre des solides. Tracer la courbe Xi=f(mi) et déterminer sa pente ou son coefficient directeur. Tache 3: Le champ de pesanteur étant g=9,8N/Kg et Dg=0,05N/Kg, déduire la valeur de la constante de raideur K du ressort ainsi que son incertitude. On donne : Delta(A/B) = (A * Delta B + B * Delta A) / B^2.
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