Ressources · 5ᵉ · Physique
Énergie : formes, conversions et chaînes énergétiques
Rappels de 6e (formes d’énergie, énergies stockées ou de transfert, convertisseurs, chaîne énergétique) ; énergie cinétique et de position selon la masse ; réservoir, convertisseur, transfert et conversion ; énergie utile et énergie dissipée dans une chaîne énergétique ; le joule et ses multiples, ordres de grandeur ; conservation de l’énergie, bilan et rendement.
À propos de cette page
Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Devoir surveillé – Énergie : formes, conversions et chaînes énergétiques
Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Physique 5ᵉ
Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Exercice 1 – Les formes d’énergie à l’accrobranche ★★
(4 pts)Au parc d’accrobranche, Lina (45 kg) et Bastien (60 kg) attendent, immobiles, sur la plateforme de départ d’une tyrolienne, à 12 m du sol. Lina s’élance et file le long du câble ; à l’arrivée, sa poulie est chaude. Au sol, leur ami mange une compote.
- a)Quelle forme d’énergie possède Lina immobile sur la plateforme ? Comment évoluent ses énergies pendant la descente ?
- b)Sur la plateforme, qui de Lina ou de Bastien possède le plus d’énergie de position ? Justifie.
- c)Pourquoi la poulie est-elle chaude à l’arrivée ? Quelle forme d’énergie est apparue ?
- d)Quelle forme d’énergie contient la compote ? Est-ce une énergie stockée ou une énergie de transfert ?
Exercice 2 – Le robot aspirateur ★★
(4 pts)Un robot aspirateur fonctionne sur batterie. Un moteur fait tourner ses roues, un autre la turbine qui aspire la poussière, et une petite DEL indique qu’il est allumé. Le soir, il retourne seul sur sa base, branchée sur une prise, pour recharger sa batterie.
- a)Quel est le rôle de la batterie : réservoir ou convertisseur ? Et celui des moteurs ?
- b)Le courant qui circule dans les fils entre la batterie et les moteurs réalise-t-il un transfert ou une conversion d’énergie ? Justifie.
- c)Écris une phrase rigoureuse qui décrit ce que fait la DEL.
- d)Pendant la recharge sur la base, quelle conversion d’énergie se produit dans la batterie ?
Exercice 3 – Le bateau jouet solaire ★★★
(4 pts)Sur un bassin, un bateau jouet fonctionne sans pile ni batterie : un petit panneau photovoltaïque alimente directement un moteur électrique, qui fait tourner l’hélice. Après un moment au soleil, le panneau et le moteur sont tièdes.
- a)Recopie et complète la chaîne : Soleil → énergie … → panneau photovoltaïque → énergie … → moteur → énergie … → hélice.
- b)Le panneau est tiède : quelle énergie dissipe-t-il, et où va-t-elle ?
- c)Ajoute à ta chaîne la flèche de l’énergie dissipée par le moteur, avec ce qui la reçoit.
- d)Quand un nuage passe devant le Soleil, le bateau ralentit et s’arrête presque aussitôt. Explique pourquoi à l’aide de ta chaîne.
Exercice 4 – Convertir et comparer des énergies ★★
(4 pts)Convertis, puis compare. Écris chaque calcul.
- a)3,75 kJ = ……… J
- b)6 300 J = ……… kJ
- c)0,52 MJ = ……… kJ
- d)Range dans l’ordre croissant : 0,004 MJ ; 3 900 J ; 4,2 kJ.
Exercice 5 – Rendement et conservation ★★★
(4 pts)Une ampoule à incandescence reçoit 75 J d’énergie électrique et fournit 6 J d’énergie lumineuse.
- a)Calcule son rendement.
- b)Quelle énergie l’ampoule dissipe-t-elle, et sous quelle forme ?
- c)Un fabricant annonce un rendement de 110 % pour une nouvelle lampe. Que peux-tu affirmer ?
- d)« La lampe à DEL perd moins d’énergie, donc elle en crée moins. » Explique pourquoi cette phrase est doublement fausse.
Bon courage !
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Voir le corrigé et le barème
Corrigé et barème – Énergie : formes, conversions et chaînes énergétiques
Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Physique 5ᵉ
Exercice 1 – Les formes d’énergie à l’accrobranche ★★
(4 pts)- a)Sur la plateforme : énergie de position (elle est en hauteur). Pendant la descente, son altitude diminue et sa vitesse augmente : son énergie de position diminue, son énergie cinétique augmente. (1)
- b)Bastien : ils sont à la même altitude, et l’énergie de position dépend aussi de la masse ; Bastien est le plus lourd (60 kg contre 45 kg). (1)
- c)La poulie frotte sur le câble : une partie de l’énergie est convertie en énergie thermique, dissipée (la poulie et le câble chauffent). (1)
- d)Énergie chimique (c’est un aliment) ; c’est une énergie stockée. (1)
Repère — Cinétique : vitesse et masse. De position : altitude et masse.
Exercice 2 – Le robot aspirateur ★★
(4 pts)- a)La batterie est un réservoir : elle stocke l’énergie (sous forme chimique). Les moteurs sont des convertisseurs : ils convertissent l’énergie électrique en énergie cinétique. (1)
- b)Un transfert : l’énergie électrique passe de la batterie aux moteurs, elle change d’objet sans changer de forme. (1)
- c)« La DEL convertit l’énergie électrique en énergie lumineuse (et un peu d’énergie thermique, dissipée). » (1)
- d)L’énergie électrique fournie par la prise est convertie en énergie chimique, stockée dans la batterie. (1)
Méthode — Transfert : l’énergie change d’objet. Conversion : elle change de forme.
Exercice 3 – Le bateau jouet solaire ★★★
(4 pts)- a)Soleil → énergie lumineuse → panneau photovoltaïque → énergie électrique → moteur → énergie cinétique → hélice. (1)
- b)Il dissipe de l’énergie thermique, qui part dans l’air ambiant (l’environnement). (1)
- c)Une flèche part du moteur, marquée « énergie thermique (dissipée) », vers un ovale « air ambiant ». (1)
- d)Le panneau ne reçoit presque plus d’énergie lumineuse, donc il ne fournit presque plus d’énergie électrique au moteur ; la chaîne n’a pas de réservoir (ni pile ni batterie) pour prendre le relais. (1)
Le point clé — Chaque convertisseur a une sortie utile et une sortie dissipée, le plus souvent thermique.
Exercice 4 – Convertir et comparer des énergies ★★
(4 pts)- a)3,75 × 1 000 = 3 750 J. (1)
- b)6 300 ÷ 1 000 = 6,3 kJ. (1)
- c)0,52 × 1 000 = 520 kJ. (1)
- d)En joules : 0,004 MJ = 4 000 J ; 4,2 kJ = 4 200 J. Donc 3 900 J < 0,004 MJ < 4,2 kJ. (1)
Méthode — Toujours la même unité avant de comparer : kilo = 1 000, méga = 1 000 000.
Exercice 5 – Rendement et conservation ★★★
(4 pts)- a)6 ÷ 75 × 100 = 8 %. (1)
- b)75 − 6 = 69 J, sous forme thermique : l’ampoule chauffe l’air autour d’elle. (1)
- c)C’est impossible : la lampe fournirait plus d’énergie qu’elle n’en reçoit, donc elle en créerait ; un rendement est toujours inférieur à 100 %. (1)
- d)Aucune lampe ne crée d’énergie (elle se conserve : elle est seulement convertie) ; et la lampe à DEL ne « perd » pas moins par hasard : elle convertit une plus grande part de l’énergie reçue en lumière, son rendement est meilleur. (1)
Repère — Énergie reçue = énergie utile + énergie dissipée ; rendement = utile ÷ reçue × 100.
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Ce contrôle de physique 5ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Énergie : formes, conversions et chaînes énergétiques » : 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 — Les formes d’énergie à l’accrobranche ★★/ 4 pts
- Exercice 2 — Le robot aspirateur ★★/ 4 pts
- Exercice 3 — Le bateau jouet solaire ★★★/ 4 pts
- Exercice 4 — Convertir et comparer des énergies ★★/ 4 pts
- Exercice 5 — Rendement et conservation ★★★/ 4 pts
Notions évaluées
Formes d’énergie (cinétique, de position, chimique, thermique, électrique, lumineuse, nucléaire), énergie stockée et de transfert, influence de la masse, de la vitesse et de l’altitude ; réservoir, convertisseur, transfert, conversion, phrase rigoureuse ; chaîne énergétique, énergie utile, énergie dissipée, environnement ; joule, kilojoule, mégajoule, conversions, ordres de grandeur ; conservation de l’énergie, bilan, énergie stockée, rendement.
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 : formes, conversions et chaînes énergétiques » ?
- 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 cinquième ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Énergie : formes, conversions et chaînes énergétiques » du programme officiel de physique en cinquième, soit : rappels de 6e (sept formes d’énergie, énergies stockées et de transfert, convertisseurs, chaîne énergétique) ; énergie cinétique (vitesse et masse) et énergie de position (altitude et masse), sans formule ; réservoirs, convertisseurs, différence entre transfert et conversion ; chaîne énergétique avec énergie utile et énergie dissipée, chaînes à plusieurs convertisseurs ; unités d’énergie : joule, kilojoule, mégajoule, ordres de grandeur ; conservation de l’énergie, bilan énergétique d’un système simple, énergie stockée, rendement ; vocabulaire de la vie courante (production, consommation, pertes, gaspillage).
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
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