Ressources · 5ᵉ · Technologie
Chaîne d’énergie : formes d’énergie et constituants
Rappels de 6e sur les formes d’énergie (électrique, cinétique, potentielle, thermique, lumineuse, chimique) ; les conversions du moteur, du vérin, de la lampe, du radiateur et de la génératrice ; les fonctions alimenter, distribuer, convertir et transmettre, avec la batterie, l’interrupteur, le relais, les engrenages, la courroie et la chaîne ; lire une chaîne d’énergie fournie et associer une solution technique à une fonction.
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Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Devoir surveillé – Chaîne d’énergie : formes d’énergie et constituants
Durée : 55 min – Sans document – Sur 20 points · Technologie 5ᵉ
Les réponses doivent être rédigées et justifiées. Soigne l'orthographe et la présentation.
Exercice 1 – Les formes d’énergie sur un chantier ★★
(4 pts)Sur un chantier de rénovation de route, on observe :
| Repère | Situation |
|---|---|
| A | le courant dans le câble d’un marteau-piqueur |
| B | un bac de matériaux immobile, suspendu en haut d’un monte-matériaux |
| C | le rouleau compresseur qui avance |
| D | le bitume chaud que l’on étale |
| E | la lumière de la tour d’éclairage, la nuit |
| F | les cartouches de gaz d’un chalumeau |
- a)Donner la forme d’énergie principale dans chaque situation A à F.
- b)Parmi ces six situations, lesquelles mettent en jeu une énergie de transfert ? Expliquer ce mot.
- c)Le bac B descend jusqu’au sol. Quelle forme d’énergie diminue ? Quelle forme possède-t-il pendant la descente ?
- d)Un ouvrier dit : « La batterie de mon marteau perforateur sans fil est pleine d’électricité. » Corriger sa phrase.
Exercice 2 – Les conversions d’énergie dans une maison ★★
(4 pts)Une maison est équipée des constituants suivants.
| Constituant | Énergie en entrée | Énergie utile en sortie |
|---|---|---|
| moteur de la ventilation (VMC) | … | … |
| lampes à LED du couloir | … | … |
| radiateur électrique de la salle de bains | … | … |
| panneaux photovoltaïques du toit | … | … |
- a)Recopier et compléter le tableau.
- b)Écrire la conversion réalisée par la batterie de stockage le jour, puis le soir.
- c)Le moteur de la VMC tiédit en tournant. Cette énergie thermique est-elle utile ou dissipée ? Justifier.
- d)Pour le radiateur, l’énergie thermique est-elle utile ou dissipée ? Expliquer pourquoi la réponse n’est pas la même que pour le moteur.
Exercice 3 – La chaîne d’énergie d’un karting électrique ★★
(4 pts)Un karting électrique comporte : un variateur commandé par la pédale d’accélérateur, une batterie lithium-ion, une chaîne et deux pignons, un moteur électrique. Voici sa chaîne d’énergie à compléter.
- a)Recopier la chaîne et placer chaque constituant dans son bloc.
- b)Écrire la nature de l’énergie sur chacune des quatre flèches.
- c)Quand le pilote lève le pied, le moteur ne reçoit plus d’énergie. Quel constituant est responsable de cet arrêt, et quelle fonction réalise-t-il ?
- d)Le constructeur hésite entre une chaîne et une courroie lisse pour transmettre le mouvement aux roues. Donner un avantage de chacune.
Exercice 4 – Le monte-escalier ★★★
(4 pts)Un siège monte-escalier glisse le long d’un rail fixé contre l’escalier. Il contient une batterie, rechargée quand le siège est garé en bas du rail. La personne assise pousse une petite manette ; une carte de commande envoie alors l’énergie au moteur. Le moteur, par un réducteur, fait tourner un pignon qui engrène sur une crémaillère (une barre dentée) fixée sur le rail. Le rail mesure 6,3 m et le siège avance à 0,15 m/s.
- a)Écrire la chaîne d’énergie du monte-escalier : pour chaque fonction, le constituant qui la réalise.
- b)Donner l’énergie en entrée et l’énergie en sortie de la batterie pendant la montée, puis du moteur.
- c)Calculer la durée d’une montée complète. Quelle forme d’énergie la personne gagne-t-elle en montant ?
- d)Pourquoi le fabricant a-t-il choisi d’alimenter le siège par une batterie plutôt que de le relier directement à une prise ? Donner deux raisons.
Exercice 5 – Vrai ou faux argumenté, et une chaîne à imaginer ★★★
(4 pts)Pour les trois premières questions, dire si l’affirmation est vraie ou fausse, puis justifier.
- a)« Une génératrice et un moteur électrique réalisent la même conversion d’énergie. »
- b)« Dans une chaîne d’énergie, la flèche qui sort d’un réducteur à engrenages porte la mention “énergie électrique”. »
- c)« Dans un objet sans fil, la batterie réalise à la fois les fonctions alimenter et stocker. »
- d)Un moulin à poivre électrique fonctionne avec des piles : tant qu’on appuie sur un bouton-poussoir, placé sur le fil du moteur, le moteur fait tourner la meule par des engrenages. Proposer sa chaîne d’énergie complète : fonctions, constituants et énergies sur les flèches.
Bon courage !
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Corrigé et barème – Chaîne d’énergie : formes d’énergie et constituants
Durée : 55 min – Sans document – Sur 20 points · Technologie 5ᵉ
Exercice 1 – Les formes d’énergie sur un chantier ★★
(4 pts)- a)A : électrique ; B : potentielle ; C : cinétique ; D : thermique ; E : lumineuse ; F : chimique. (1)
- b)A (électrique) et E (lumineuse) : ce sont des énergies de transfert, qui n’existent que pendant leur passage d’un objet à un autre ; on ne peut pas les mettre en réserve. (1)
- c)Son énergie potentielle diminue (il descend) ; pendant la descente, il est en mouvement : il possède de l’énergie cinétique. (1)
- d)La batterie ne contient pas d’électricité : elle stocke de l’énergie chimique, qu’elle convertit en énergie électrique quand l’outil fonctionne. (1)
Méthode — Pour nommer une forme d’énergie, on cherche un courant, un mouvement, une hauteur, quelque chose de chaud, de la lumière ou une matière qui réagit.
Exercice 2 – Les conversions d’énergie dans une maison ★★
(4 pts)- a)VMC : électrique → cinétique ; LED : électrique → lumineuse ; radiateur : électrique → thermique ; panneaux : lumineuse → électrique. (1)
- b)Le jour (en charge) : électrique → chimique (stockée). Le soir : chimique → électrique. (1)
- c)Dissipée : on attend du moteur qu’il fasse tourner le ventilateur, la chaleur part dans l’air sans servir. (1)
- d)Utile : on attend justement d’un radiateur qu’il chauffe. L’énergie utile dépend de l’usage du constituant. (1)
Le point clé — Un convertisseur reçoit une forme d’énergie et en fournit une autre ; l’énergie utile est celle pour laquelle on l’utilise.
Exercice 3 – La chaîne d’énergie d’un karting électrique ★★
(4 pts)- a)Alimenter : la batterie ; distribuer : le variateur ; convertir : le moteur ; transmettre : la chaîne et les pignons. (1)
- b)Électrique (batterie → variateur), électrique (variateur → moteur), cinétique (moteur → chaîne), cinétique (chaîne → roues). (1)
- c)Le variateur : il ne laisse plus passer l’énergie vers le moteur. C’est la fonction distribuer. (1)
- d)Chaîne : elle ne glisse pas, même en accélération forte. Courroie : elle est silencieuse et n’a pas besoin d’être graissée. (1)
Attention — Les constituants vont dans les blocs, les formes d’énergie sur les flèches ; distribuer et transmettre ne changent pas la forme de l’énergie.
Exercice 4 – Le monte-escalier ★★★
(4 pts)- a)Alimenter : la batterie ; distribuer : la carte de commande (sur ordre de la manette) ; convertir : le moteur ; transmettre : le réducteur, le pignon et la crémaillère. (1)
- b)Batterie : chimique (stockée) → électrique. Moteur : électrique → cinétique. (1)
- c)6,3 ÷ 0,15 = 42 s. En montant, la personne gagne de l’énergie potentielle. (1)
- d)Le siège se déplace : un câble branché à une prise devrait le suivre tout le long du rail. Et en cas de coupure de courant, la batterie permet encore de monter ou de descendre. (1)
Astuce — Choisir une solution technique, c’est comparer les besoins de l’objet : se déplacer, fonctionner sans réseau, rester silencieux…
Exercice 5 – Vrai ou faux argumenté, et une chaîne à imaginer ★★★
(4 pts)- a)Faux : le moteur convertit l’énergie électrique en énergie cinétique ; la génératrice fait l’inverse, cinétique → électrique. (1)
- b)Faux : le réducteur transmet le mouvement sans changer la forme de l’énergie ; la flèche porte « énergie cinétique ». (1)
- c)Vrai : elle fournit l’énergie à l’objet (alimenter) et la garde entre deux utilisations sous forme chimique (stocker). (1)
- d)Piles (alimenter) → énergie électrique → bouton (distribuer) → énergie électrique → moteur (convertir) → énergie cinétique → engrenages (transmettre) → énergie cinétique → la meule tourne et moud le poivre. (1)
Erreur fréquente — Croire que chaque bloc change la forme de l’énergie : seul le convertisseur le fait ; distribuer et transmettre la laissent telle quelle.
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Ce contrôle de technologie 5ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Chaîne d’énergie : formes d’énergie et constituants » : 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 sur un chantier ★★/ 4 pts
- Exercice 2 — Les conversions d’énergie dans une maison ★★/ 4 pts
- Exercice 3 — La chaîne d’énergie d’un karting électrique ★★/ 4 pts
- Exercice 4 — Le monte-escalier ★★★/ 4 pts
- Exercice 5 — Vrai ou faux argumenté, et une chaîne à imaginer ★★★/ 4 pts
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 « Chaîne d’énergie : formes d’énergie et constituants » ?
- 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 technologie de cinquième ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Chaîne d’énergie : formes d’énergie et constituants » du programme officiel de technologie en cinquième.
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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