Ressources en énergie et conversions d'énergie

Formes d'énergie, sources renouvelables ou non, chaînes énergétiques, unités (J, kWh) et économies d'énergie (programme de 6e)

À propos de cette page

Ces problèmes corrigés sur « Ressources en énergie et conversions d'énergie » en sixième permettent d'appliquer le cours à des situations concrètes en physique. Ils suivent le programme officiel de sixième et se résolvent étape par étape. Au programme : À quoi sert l'énergie ?, Les formes d'énergie, Les sources d'énergie : renouvelables ou non, Les conversions d'énergie et la chaîne énergétique. Cherche au brouillon, saisis ta réponse puis clique sur « Vérifier » pour te corriger. Idéal pour développer le raisonnement, la rigueur et la confiance avant une évaluation. Problèmes gratuits proposés par un professeur particulier à Marseille pour progresser en physique en sixième.

Résous chaque problème, écris ta réponse puis clique sur « Vérifier ». Pose tes calculs au brouillon.

Facile

Pb. 1Le vélo du soir. En rentrant du collège à vélo, Lina allume son éclairage : une dynamo frotte sur la roue et alimente le phare.

Quelle forme d'énergie contiennent les aliments qui font fonctionner les muscles de Lina ?

Quelle forme d'énergie possède la roue qui tourne ?

Quelle forme d'énergie la dynamo fournit-elle au phare ?

Quand Lina allume le phare, elle sent qu'il est plus dur de pédaler. Explique pourquoi.

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chimique — Les aliments sont une réserve d'énergie chimique.
cinétique — La roue est en mouvement.
électrique — La dynamo est un petit générateur : cinétique → électrique.
Réponse libre — exemple : La dynamo prélève de l'énergie cinétique sur la roue pour produire l'électricité du phare : Lina doit fournir cette énergie en plus avec ses muscles. — L'énergie du phare ne vient pas de nulle part : conservation de l'énergie.

Pb. 2La cabane au fond du jardin. Une cabane sans prise électrique est équipée d'un petit panneau photovoltaïque relié à une batterie. Le soir, la batterie alimente une lampe DEL.

Quelle est la source d'énergie de cette installation ?

Quelle forme d'énergie le panneau photovoltaïque produit-il ?

Sous quelle forme la batterie stocke-t-elle l'énergie ?

Écris la chaîne énergétique complète, de la source d'énergie jusqu'à la lumière de la lampe.

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le soleil — Le panneau reçoit la lumière du Soleil.
électrique — Le panneau photovoltaïque convertit l'énergie lumineuse en énergie électrique. Attention : il ne stocke pas l'énergie, c'est le rôle de la batterie.
chimique — Une batterie stocke de l'énergie chimique, comme une pile.
Réponse libre — exemple : Soleil (énergie lumineuse) → panneau photovoltaïque → énergie électrique → batterie (énergie chimique) → énergie électrique → lampe DEL → énergie lumineuse (+ un peu de thermique). — Trois convertisseurs : panneau, batterie, lampe.

Moyen

Pb. 3La facture. Le kilowattheure d'électricité coûte 0,25 €. Chez Malik, le four (2 kW) fonctionne 1 h 30 min pour cuire un gratin, puis le lave-vaisselle (1,2 kW) tourne pendant 2 h.

Énergie consommée par le four : kWh

Énergie consommée par le lave-vaisselle : kWh

Coût total de la soirée : €

Exprime l'énergie totale consommée en joules. J

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3 — 1 h 30 min = 1,5 h ; 2 × 1,5 = 3 kWh.
2,4 — 1,2 × 2 = 2,4 kWh.
1,35 — (3 + 2,4) × 0,25 = 5,4 × 0,25 = 1,35 €.
19440000 — 5,4 × 3 600 000 = 19 440 000 J : le joule est bien trop petit pour une facture.

Pb. 4Le panneau solaire du toit. En plein soleil, chaque mètre carré de toit reçoit une puissance lumineuse d'environ 1 000 W. Un panneau photovoltaïque de 1 m² fournit une puissance électrique de 200 W.

Quelle part de l'énergie lumineuse reçue est convertie en électricité ? %

Que devient le reste de l'énergie reçue ?

Pendant 5 h de plein soleil, quelle énergie électrique fournit ce panneau de 1 m² ? kWh

Un toit porte 12 panneaux de 1 m². Combien d'heures de plein soleil faut-il pour produire les 6 kWh consommés chaque jour par la maison ? h

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20 — 200 ÷ 1 000 = 0,2 soit 20 %.
thermique — Le panneau chauffe : énergie dissipée sous forme thermique (et une partie de la lumière est réfléchie).
1 — 200 W = 0,2 kW ; 0,2 × 5 = 1 kWh.
2,5 — 12 panneaux → 12 × 0,2 = 2,4 kW ; 6 ÷ 2,4 = 2,5 h.

Difficile

Pb. 5Le parc éolien. Une éolienne a une puissance de 2 000 kW quand le vent est suffisant. Sur une année, elle fonctionne à cette puissance l'équivalent de 2 000 h. Un foyer français consomme en moyenne 4 700 kWh d'électricité par an. Pour cet exercice, arrondis les résultats à l'unité.

Énergie électrique produite par l'éolienne en un an : kWh

Nombre de foyers que cette production peut alimenter pendant un an :

Quelle forme d'énergie l'éolienne reçoit-elle, et de quelle source vient-elle ?

Un habitant se plaint : « l'éolienne ne tourne pas toujours, donc elle ne sert à rien ». Réponds-lui en utilisant les résultats précédents et une limite réelle de l'éolien.

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4000000 — 2 000 × 2 000 = 4 000 000 kWh.
851 — 4 000 000 ÷ 4 700 ≈ 851,06, soit 851 foyers.
cinétique du vent — Le vent en mouvement possède de l'énergie cinétique.
Réponse libre — exemple : Même en ne tournant à pleine puissance que l'équivalent de 2 000 h sur les 8 760 h de l'année, elle produit de quoi alimenter environ 850 foyers, avec une source renouvelable et sans rejet de dioxyde de carbone. Sa vraie limite est qu'elle dépend du vent : il faut d'autres sources ou du stockage pour les jours sans vent. — Une année compte 365 × 24 = 8 760 h.

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