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1 BEP indus Exercices sur la cha ne nerg tique 1/7 EEXXEERRCCIICCEESS SSUURR LLAA CCHHAA NNEE NNEERRGG TTIIQQUUEE Exercice 1 On l che, sans vitesse initiale, une pierre de masse m = 0,3 kg dans un puits. On entend le bruit de la pierre qui tombe dans l'eau 2 secondes apr s l'avoir jet e. La distance d, en m tres, parcourue par la pierre en chute libre en fonction de la dur e de chute t, en secondes, est donn e par le graphique repr sent sur le papier millim tr ci-dessous : A l instant t, h est la hauteur laquelle se trouve la pierre au dessus de l'eau.

2 On peut remarquer que h = p d 1) A partir de la lecture du graphique, remplir le tableau ci-dessous : t (s) 0 0,5 1 1,5 2 d (m) 0 2) En d duire la profondeur p laquelle se trouve la surface de l eau. 3) Au moment o on l che la pierre (t = 0 s), sa vitesse est nulle (v0 = 0 m/s). On rappelle que l nergie m canique Em d'un syst me est la somme de son nergie potentielle Ep (Ep = m g h) et de son nergie cin tique Ec ( Ec = 12 m v2). On donne g = 9,8 m/s2 et on suppose que p = 19,6 m. Calculer l nergie m canique de la pierre l'instant t = 0 s.

3 Arrondir le r sultat 0,1 joule. 4) a) Calculer l nergie potentielle de la pierre lorsqu elle est 10 m tres de la surface de l'eau (h = 10 m). Arrondir le r sultat 0,1 joule. 0 1 t (s) 1 10 d(m) BEP indus Exercices sur la cha ne nerg tique 2/7 b) L nergie m canique d un syst me isol est constante. En utilisant ce principe, d terminer la valeur de l nergie cin tique de la pierre lorsqu elle est 10 m de la surface l eau (h = 10 m).

4 Arrondir le r sultat 0,1 joule. c) En d duire la vitesse de la pierre lorsqu elle est 10 m de la surface de l eau (h = 10 m). Arrondir le r sultat 0,1 m/s. 5) L nergie potentielle de la pierre est nulle au moment o elle entre dans l eau. En utilisant le m me raisonnement qu la question 4, calculer la vitesse de la pierre au moment o elle entre dans l eau. Arrondir le r sultat 0,1 m/s. Exprimer cette vitesse en km/h (arrondir 0,1 km/h). (D apr s sujet de BEP Electrotechnique Session 1997) Exercice 2 Une barri re se soul ve d un mouvement de rotation uniforme.

5 Le moteur s arr te lorsqu elle est verticale (90 par rapport l horizontale). Un frein la bloque dans cette position. 1) La barri re met 15 secondes pour s incliner d un angle de 90 . Elle est alors l arr t. a) Justifier que l angle de d placement est environ 1,57 radians. b) Calculer, en radian par seconde, arrondi au dixi me, la vitesse angulaire . 2) Pendant la mont e de la barri re, son nergie cin tique de rotation est donn e par la formule : Ec = 24000 2. a) Calculer cette nergie cin tique au cours de la mont e de la barri re ( = 0,1 rad/s).

6 B) Calculer l nergie cin tique de la barri re lorsqu elle est l arr t. 3) Quand la barri re monte, elle emmagasine de l nergie potentielle. a) De quelle hauteur s est lev le centre de gravit G lorsque la barri re est la verticale ? b) Calculer alors l nergie potentielle de la barri re lorsqu elle est arr t e. (D apr s sujet de BEP Electrotechnique Session juin 2003) Exercice 3 Lors du levage d une charge, le moteur d une grue fournit un travail m canique de 10 kJ. Pendant le m me temps l nergie consomm e par le moteur lectrique est de 16 kJ.

7 1) Sur le sch ma suivant indiquer les transferts d nergie. 2) Calculer le rendement de la conversion r alis e par le moteur de la grue. (D apr s sujet de BEP Secteur 4) PERTES MOTEUR DE LA GRUE BEP indus Exercices sur la cha ne nerg tique 3/7 Exercice 4 Un t l phone portable re oit des ondes sonores mises par un metteur constitu par quatre antennes identiques plac es sur un pyl ne.

8 On souhaite tudier les puissances mises en jeu selon le sch ma suivant : L' metteur absorbe une puissance Pa de 1300 W ; cette puissance lui est fournie par le r seau EDF. 1) Sachant que la puissance mise Pe par l' metteur est de 1200 W, calculer la puissance dissip e en chaleur Pj 2) Calculer le rendement de l metteur. Donn e : le rendement eaPP 3) Calculer la puissance P e mise par chaque antenne. 4) a) Lorsqu'il est situ une distance de 1000 m de l' metteur, le portable re oit une puissance Pr = 3 10-4 W.

9 Calculer la puissance Pd diffus e dans l'air et non re ue par le portable apr s mission par une antenne. b) Calculer le rapport Pr / P e puis cocher la bonne r ponse ci-dessous : La puissance re ue par le portable est 100 fois plus faible que la puissance mise par une antenne. La puissance re ue par le portable est 10 000 fois plus faible que la puissance mise par une antenne. La puissance re ue par le portable est 1 000 000 fois plus faible que la puissance mise par une antenne. (D apr s sujet de BEP Secteur 3 Groupement interacad mique II Session 2005) BEP indus Exercices sur la cha ne nerg tique 4/7 Exercice 5 Monsieur Labricole alimente son atelier avec de l eau de pluie r cup r e dans une cuve quip e d une pompe lectrique.

10 On lit sur la plaque signal tique de la pompe : 1) Calculer en J, l nergie consomm e si la pompe fonctionne pendant 15 min. 2) Compl ter la cha ne nerg tique de la pompe de refoulement l aide des propositions suivantes : chimique , lectrique , solaire , m canique 3) La pompe absorbe une nergie lectrique de 800 000 J. Son rendement est de 70 %. Calculer l nergie m canique produite par cette pompe. (D apr s sujet de BEP Secteur 2 Session 2005) Exercice 6 M. et Mme DUPONT partent en vacances pendant 8 jours.