Physique-Chimie 3e - Cahier d'activités - 2023
Nouveau manuel de Sciences et Technologie 6e
Découvrez cet ouvrage collaboratif, conforme au nouveau programme !
Mes Pages
Thème 1 : Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
Les espèces chimiques et l'identification
Ch. 2
Les transformations chimiques
Ch. 3
Les états de la matière
Ch. 4
Les mélanges et la solubilité
Ch. 5
L'organisation de la matière dans l'Univers
Thème : 2 Mouvements et interactions
Ch. 6
La vitesse des systèmes
Ch. 7
Les nature des mouvements
Ch. 8
La modélisation des actions
Thème 3 : Énergie, transferts et conversions
Ch. 9
Les différentes formes d’énergie et les conversions
Ch. 10
Les circuits électriques et les lois
Ch. 11
La puissance électrique et la consommation
Thème 4 : Signaux pour observer et communiquer
Ch. 12
Les signaux lumineux et sonores
Annexes
Fiches méthodes
9 - Les différentes formes d'énergie et les conversions
Activité documentaire
Enjeux énergétiques
Le bus à supercondensateurs
✔ Identifier et connaître différentes formes d'énergie.
✔ Identifier une situation de conversion d'une forme d'énergie en une autre.
✔ Utiliser la relation liant énergie cinétique, masse et vitesse.
✔ Identifier une situation de conversion d'une forme d'énergie en une autre.
✔ Utiliser la relation liant énergie cinétique, masse et vitesse.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Faites défiler pour voir la suite.
Introduction
Depuis quelques années, la liaison entre l'aéroport de Nice et ses parkings se fait grâce à des bus électriques qui se rechargent à chaque station grâce à des supercondensateurs.
Problématique
Quel rôle jouent les supercondensateurs dans la chaîne de conversion d'énergie des bus niçois ?
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Faites défiler pour voir la suite.
Doc. 1Principe du bus à supercondensateurs
Les bus de l'aéroport de Nice sont équipés d'un ensemble de 864 supercondensateurs qui permettent de stocker de l'énergie électrique. Chaque station dispose d'un « totem » permettant de recharger les bus en 10 s. Ces totems contiennent, quant à eux, 560 supercondensateurs et peuvent être rechargés en quelques minutes selon la fréquence de passage des bus.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Faites défiler pour voir la suite.
Doc. 2Énergie cinétique
L'énergie cinétique E_c est une énergie stockée par un objet du fait de son mouvement :
\begin{array}{l|l}
& E_c \text { : énergie cinétique }(\mathrm{J}) \\
E_{\mathrm{c}}=\frac{1}{2} \times m \times v^2
& m: \text { masse de l'objet en mouvement }(\mathrm{kg}) \\
& v: \text { vitesse de l'objet }(\mathrm{m/s})
\end{array}
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Faites défiler pour voir la suite.
Doc. 3Système de récupération d'énergie
En plus des supercondensateurs, les bus sont équipés d'un système de récupération de leur énergie cinétique. Lors du freinage, l'énergie cinétique du véhicule est habituellement dissipée vers l'extérieur sous forme d'énergie thermique en raison des frottements des freins.
Dans ces bus, quand le frein est actionné, le moteur électrique change de fonctionnement et convertit l'énergie cinétique du moteur en énergie électrique qui pourra être utilisée à nouveau lors de la prochaine phase d'accélération.
Dans ces bus, quand le frein est actionné, le moteur électrique change de fonctionnement et convertit l'énergie cinétique du moteur en énergie électrique qui pourra être utilisée à nouveau lors de la prochaine phase d'accélération.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Faites défiler pour voir la suite.
Doc. 4Condensateur et stockage d'énergie
Un condensateur est un composant électronique constitué de deux armatures conductrices séparées par une fine couche d'isolant qui empêche le passage des électrons. En présence d'un générateur, le condensateur se charge : les électrons s'accumulent sur une des armatures qui devient négative tandis que l'autre armature devient positive car elle s'appauvrit en électrons.
Une fois chargé, le condensateur joue le rôle d'un générateur pendant les déplacements du véhicule en libérant l'énergie accumulée.
Une fois chargé, le condensateur joue le rôle d'un générateur pendant les déplacements du véhicule en libérant l'énergie accumulée.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Faites défiler pour voir la suite.
Conversion d'unités d'énergie :
1 Wh = 3 600 J
Conversion d'unités de vitesse :
1 m/s = 3,6 km/h
1 Wh = 3 600 J
Conversion d'unités de vitesse :
1 m/s = 3,6 km/h
Masse d'un bus à Nice :
m = 12 000 kg
Énergie fournie par un supercondensateur :
E_s = 2,5 Wh
m = 12 000 kg
Énergie fournie par un supercondensateur :
E_s = 2,5 Wh
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Faites défiler pour voir la suite.
Questions
1. À l'aide des Doc. 1 et Doc. 4, préciser le rôle joué par les supercondensateurs lorsque le bus est en mouvement entre deux stations.
2. Justifier que les durées de charge de 10 s pour les bus et de quelques minutes pour les totems sont cohérentes avec leurs usages décrits dans le Doc. 1.
3. Calculer l'énergie cinétique E_c d'un bus niçois ayant une vitesse moyenne de 50 km/h. Convertir cette énergie en wattheure (Wh).
4. En déduire le nombre minimal de supercondensateurs que doit avoir le bus pour rouler à 50 km/h. Comparer le résultat avec la valeur donnée dans le Doc. 1.
6. Compléter le paragraphe suivant pour répondre à la problématique de l'activité.
Les bus électriques de Nice ont besoin de stocker de l'énergie dans leurs supercondensateurs. Cette énergie est destinée à être par le moteur en une autre forme, c'est-à-dire de l'énergie pour permettre la mise en mouvement du véhicule.
Toutefois, au cours du processus, une partie de l'énergie est dissipée vers l'extérieur sous forme en raison des frottements dans le moteur et entre le véhicule et la route.
Pour pallier ce problème et limiter les pertes, le moteur peut alors convertir une partie de l'énergie en énergie lors des freinages.
Toutefois, au cours du processus, une partie de l'énergie est dissipée vers l'extérieur sous forme
Pour pallier ce problème et limiter les pertes, le moteur peut alors convertir une partie de l'énergie
Une erreur sur la page ? Une idée à proposer ?
Nos manuels sont collaboratifs, n'hésitez pas à nous en faire part.
j'ai une idée !
Oups, une coquille
