Transformer l'énergie
L'énergie ne se perd jamais : elle se transforme d'une forme en une autre. Une partie devient presque toujours de la chaleur que tu ne peux plus utiliser.
Pourquoi
Pourquoi une balle que tu laisses tomber ne rebondit-elle jamais plus haut que l'endroit d'où tu l'as lâchée ?
Laisse tomber une balle et regarde bien. Après le premier rebond, elle remonte moins haut, après le deuxième encore moins, jusqu'à ce qu'elle reste immobile au sol. Jamais elle ne saute d'elle-même plus haut que son point de départ.
En haut, la balle avait une réserve d'énergie grâce à sa hauteur. Pendant la chute, cette énergie se transforme en mouvement. À chaque rebond, une partie devient de la chaleur et du son. Cette énergie n'a pas disparu, mais la balle ne peut plus s'en servir pour remonter.
Vois-le
Choisis avec le curseur la hauteur de départ de la balle sur la pente et active ou désactive le frottement. Suis les barres : énergie potentielle de pesanteur, énergie cinétique et chaleur donnent toujours ensemble le même total.
- énergie de position: 0 J
- énergie de mouvement: 1470 J
- chaleur: 0 J
Description de l'image
Une balle descend une pente en roulant et remonte de l'autre côté. Trois barres montrent l'énergie potentielle de pesanteur, l'énergie cinétique et la chaleur. En haut, presque tout est de l'énergie potentielle de pesanteur, en bas presque tout est de l'énergie cinétique. Sans frottement, la balle remonte aussi haut. Avec frottement, la barre de chaleur grandit et la balle remonte chaque fois moins haut. Les trois barres ensemble gardent toujours la même taille.
Comprends-le
L'énergie, c'est ce qu'il faut pour que quelque chose se passe : faire bouger, chauffer, brûler ou grandir. Tu ne peux pas voir l'énergie, mais tu remarques ce qu'elle fait.
L'énergie existe sous différentes formes. Tout ce qui bouge possède de l'énergie cinétique. Un objet placé en hauteur et qui peut tomber possède de l'énergie potentielle de pesanteur. La chaleur, la lumière et le son sont aussi des formes d'énergie. L'énergie électrique vient de la prise de courant ou d'une pile. L'énergie chimique est stockée dans la nourriture, les carburants et les piles.
Dans tout ce qui se passe, de l'énergie est transformée. Une lampe transforme l'énergie électrique en lumière et en chaleur. Tes muscles transforment l'énergie chimique de ta nourriture en énergie cinétique. Une éolienne transforme l'énergie cinétique du vent en énergie électrique.
La règle la plus importante : l'énergie ne peut pas naître de rien et ne peut pas disparaître. C'est la loi de conservation de l'énergie. Mais à chaque transformation, une partie part dans une forme que tu ne voulais pas, le plus souvent de la chaleur. Le rendement indique quelle part est utilisée utilement. Une lampe LED a un rendement bien plus élevé qu'une vieille ampoule à incandescence.
La quantité d'énergie électrique qu'utilise un appareil dépend de sa puissance et de sa durée de fonctionnement : E=
L'énergie ne se perd pas, elle se transforme. E=
Exemple résolu
Une bouilloire de 2000 W fonctionne pendant 3 minutes. Combien d'énergie électrique utilise-t-elle, en kWh ?
Convertis la puissance en kilowatts.
2000W=
2kW Convertis le temps en heures.
3min=
3/60= 0,05h Utilise la formule.
E=
P× t= 2× 0,05= 0,1 - Réponse
La bouilloire utilise 0,1 kWh.
Fais-le
Choisis un niveau. Tu reçois chaque fois un nouvel exercice, corrigé tout de suite.
Idées fausses
Faux: L'énergie s'épuise ou disparaît.
Quand ta pile est vide, l'énergie n'a pas disparu. Elle a été transformée en lumière, en mouvement et surtout en chaleur dans l'environnement.
Juste: L'énergie se transforme, elle n'est jamais détruite. Ce qui s'épuise, c'est l'énergie sous une forme que nous pouvons utiliser.
Faux: Un appareil de grande puissance consomme toujours beaucoup d'énergie.
Une bouilloire a une grande puissance, mais elle ne fonctionne que quelques minutes. Un frigo a une petite puissance, mais il tourne jour et nuit.
Juste: La consommation dépend de la puissance et du temps : E=
P× t. Faux: Avec une machine astucieuse, tu peux récupérer plus d'énergie que tu n'en mets.
Alors de l'énergie naîtrait de rien. Cela n'a jamais été mesuré, et toute machine perd toujours un peu d'énergie sous forme de chaleur.
Juste: Le rendement est toujours inférieur à 100 pour cent.
Expérience à la maison
La balle qui ne remonte jamais plus haut
Ce qu'il te faut
- une balle rebondissante ou une balle de tennis
- un mètre ruban ou une latte
- un sol lisse et dur
- un assistant
- du papier et un crayon
Comment faire
- Demande à ton assistant de tenir le mètre ruban bien droit contre un mur.
- Tiens la balle exactement à 1 m de haut et lâche-la, sans la lancer.
- Regarde à quelle hauteur la balle remonte après le premier rebond et note-le.
- Recommence trois fois et calcule la moyenne.
- Essaie aussi sur un tapis ou sur de l'herbe et compare.
En sécurité : Travaille dans une pièce où rien ne peut se casser et où personne ne peut trébucher. Ne monte pas sur une chaise pour lâcher la balle de plus haut.
Que vois-tu, et pourquoi ?
La balle ne remonte jamais plus haut que 1 m, et sur un tapis moelleux encore moins haut. À chaque rebond, une partie de l'énergie se transforme en chaleur et en son, si bien qu'il en reste moins pour remonter.
Dans la vie
- À la foire, un wagonnet de montagnes russes est d'abord tiré vers le haut. Au sommet, il a beaucoup d'énergie potentielle de pesanteur, qui se transforme en vitesse dans la descente.
- Les éoliennes au large d'Ostende transforment le mouvement du vent en énergie électrique pour des milliers de familles.
- Sur la facture d'énergie de la maison, tu vois combien de kWh ta famille a consommés. Chaque kWh coûte de l'argent, c'est pourquoi éteindre les lumières vaut la peine.
- Quand tu freines à vélo, les patins de frein chauffent. Ton énergie cinétique devient de la chaleur.
Histoire
Au dix-neuvième siècle, le brasseur et physicien anglais James Prescott Joule a montré par des expériences que le mouvement peut se transformer en chaleur. On a ainsi compris que la chaleur est une forme d'énergie. L'unité d'énergie, le joule, porte son nom.
À table
Quels appareils de notre maison transforment l'énergie électrique en chaleur, et lesquels en mouvement ?
Une question pour en parler ensemble, parents et enfants. Il n'y a pas de mauvaise réponse.