Collège · 3ᵉ · Physique
Énergie mécanique et conservation
Énergie cinétique, énergie potentielle, conservation et dissipation
À propos de cette page
Ce devoir surveillé sur « Énergie mécanique et conservation » en troisième permet de faire le point sur ses connaissances en physique, comme lors d'un véritable contrôle. Elle suit le programme officiel de troisième et propose plusieurs exercices notés sur 20, avec un corrigé détaillé. Au programme : L'énergie cinétique : Ec = ½ × m × v², L'énergie potentielle de pesanteur : Ep = m × g × h, L'énergie mécanique : Em = Ec + Ep, Conservation de l'énergie mécanique (sans frottement). Travaille seul, chronomètre-toi, puis compare tes réponses au corrigé pour identifier les points à revoir. Parfait pour mesurer ses progrès et réviser efficacement. Évaluation gratuite conçue par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de troisième en physique.
Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Calculatrice interdite · Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Devoir surveillé · Physique
Énergie mécanique et conservation
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Devoir surveillé de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Télécharge le sujet en PDF, travaille sur une feuille sans aide, puis vérifie avec le corrigé téléchargeable ci-dessous.
Exercice 1 — Le saut à l'élastique
/ 4 pts- Un sauteur de 75 kg s'élance sans vitesse d'une plateforme située à 50 m au-dessus d'une rivière. L'élastique ne commence à se tendre qu'après 20 m de chute. On prend g = 9,8 N/kg, la référence Ep = 0 à la surface de l'eau et on néglige les frottements. Calculer l'énergie mécanique du sauteur sur la plateforme.
- Calculer sa vitesse après 20 m de chute, en m/s puis en km/h.
- À cet instant, calculer Ep, Ec et vérifier que l'énergie mécanique est conservée.
- L'élastique arrête le sauteur à 4 m au-dessus de l'eau. Quelle énergie l'élastique a-t-il stockée à cet instant ? Sous quelle forme ?
Exercice 2 — Chute d'une bille (exploitation d'un tableau de mesures)
/ 4 pts- Une bille de 20 g est lâchée d'une hauteur de 1,80 m. Un dispositif enregistre sa hauteur et sa vitesse (g = 9,8 N/kg, référence au sol) :
Calculer l'énergie mécanique de la bille à t = 0.t (s) 0 0,2 0,4 0,6 h (m) 1,80 1,60 1,02 0,04 v (m/s) 0 1,96 3,92 5,88 - Calculer Ec, Ep et Em à t = 0,4 s (arrondir au millième de joule).
- Calculer Em à t = 0,6 s. Que peut-on conclure sur les frottements ? Justifier.
- Prévoir la vitesse de la bille à l'arrivée au sol.
Exercice 3 — Le toboggan aquatique
/ 4 pts- Une enfant de 42 kg part sans vitesse du haut d'un toboggan de 8,5 m de haut. Un radar mesure 9,2 m/s à l'arrivée (g = 9,8 N/kg, référence en bas). Calculer son énergie mécanique au départ.
- Quelle vitesse aurait-elle en bas s'il n'y avait aucun frottement ?
- Calculer son énergie cinétique réelle à l'arrivée, puis l'énergie dissipée et le pourcentage qu'elle représente.
- Sous quelle forme cette énergie a-t-elle été transférée ? Expliquer pourquoi l'eau qui coule sur le toboggan augmente la vitesse d'arrivée.
Exercice 4 — Sécurité routière : vitesse et énergie cinétique (tableau)
/ 4 pts- Le tableau donne l'énergie cinétique d'une voiture de 1 300 kg selon sa vitesse.
Vérifier par le calcul la valeur de Ec à 50 km/h.Vitesse 30 km/h 50 km/h 90 km/h 130 km/h v (m/s) 8,3 13,9 25,0 36,1 Ec (kJ) 45 126 ? 847 - Compléter la case manquante (Ec à 90 km/h).
- Entre 50 km/h et 100 km/h, par quel facteur l'énergie cinétique est-elle multipliée ? Justifier avec la formule.
- Lors d'un choc frontal à 50 km/h, toute l'énergie cinétique est dissipée dans la déformation. À quelle hauteur de chute cela correspond-il (g = 9,8 N/kg) ? Comparer à un immeuble (un étage ≈ 3 m).
Exercice 5 — Vrai ou faux argumenté, et prise d'initiative
/ 4 pts- « Dans le vide, une plume et une bille de plomb lâchées de la même hauteur arrivent au sol à la même vitesse. » Vrai ou faux ? Justifier avec la conservation de l'énergie mécanique.
- « Un vase immobile posé en haut d'une armoire ne possède aucune énergie. » Vrai ou faux ? Justifier.
- Pour une voiture de 1 200 kg roulant à 90 km/h, un élève écrit : Ec = ½ × 1 200 × 90² = 4 860 000 J. Repérer son erreur et donner la valeur correcte.
- Un barrage retient de l'eau 45 m au-dessus de la turbine. Chaque mètre cube (1 000 kg) qui tombe libère une énergie mécanique. Porter 1 L d'eau de 20 °C à ébullition demande environ 335 kJ. Combien de litres d'eau pourrait-on porter à ébullition avec l'énergie d'un seul mètre cube tombant du barrage, si toute cette énergie était convertie ? (g = 9,8 N/kg)
Ce contrôle de physique 3ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Énergie mécanique et conservation » : 5 exercices, 55 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Le saut à l'élastique/ 4 pts
- Exercice 2 — Chute d'une bille (exploitation d'un tableau de mesures)/ 4 pts
- Exercice 3 — Le toboggan aquatique/ 4 pts
- Exercice 4 — Sécurité routière : vitesse et énergie cinétique (tableau)/ 4 pts
- Exercice 5 — Vrai ou faux argumenté, et prise d'initiative/ 4 pts
Notions évaluées
L'énergie cinétique : Ec = ½ × m × v², L'énergie potentielle de pesanteur : Ep = m × g × h, L'énergie mécanique : Em = Ec + Ep, Conservation de l'énergie mécanique (sans frottement), Dissipation par les frottements, Méthode : résoudre un problème d'énergie au brevet.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours et la fiche de révision.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 55 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Énergie mécanique et conservation » ?
- 55 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 55 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de physique de troisième ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Énergie mécanique et conservation » du programme officiel de physique en troisième, soit L'énergie cinétique : Ec = ½ × m × v², L'énergie potentielle de pesanteur : Ep = m × g × h, L'énergie mécanique : Em = Ec + Ep, Conservation de l'énergie mécanique (sans frottement).
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