Exercice n°3

Pour faire rouler une petite voiture pendant une minute, à la vitesse constante de 90km.h-1, son moteur reçoit une énergie d’environ 5.1 MJ qui provient de la combustion du gasoil. Le rendement du moteur est de 28%. La combustion d’un litre de gasoil fournit 38 MJ. La route est horizontale.

1.  Représenter la chaine énergétique correspondant à la voiture en mouvement.

2.  Quelles sont les forces qui s’opposent au déplacement du véhicule ?

3.  Calculer l’énergie mécanique fournie par le moteur pendant une minute. Exprimer le résultat en J puis en kWh.

4.  En déduire la puissance moyenne des forces de résistance supposées constantes.

5.  Quelle serait la consommation pour parcourir 100 km à la vitesse indiquée ?

6.  Le réservoir contient 45 litres de carburant. Quelle est l’autonomie du véhicule dans ces conditions ?

 

Corrigé

1. 

Ech : Energie chimique
 
Schéma de la chaîne énergétique :

Ellipse: Moteur Thermique
Rectangle à coins arrondis: Gasoil
Rectangle à coins arrondis: Voiture en mouvement
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


2.  Ce sont les forces de frottement (de l’air et de contact) qui s’opposent au mouvement.

3.  Rendement du moteur : Le travail utile est le travail mécanique. L’énergie absorbée est l’énergie chimique.

On a : h =  = 0.28 soit un rendement de 28%.

Donc Wm = h x Ech = 0.28 x 5.1 = 1.4 MJ = 1.4 106 J

1 kWh = 3.6 106 J donc Wm =  = 0.39 kWh.

4.   L’énergie mécanique ne sert qu’à compenser les forces de frottement (ou de résistance). Le travail associé à ces forces a donc même valeur absolue que celui fourni par le moteur.

On a E = P.Dt donc P =  soit dans notre cas P =  =  = 2.3 104 W

5.  Détermination de la consommation pour parcourir 100 km.

·      Détermination de la durée du parcours :

Durée (min)

60

Dt =  = 67 min

Distance (km)

90

100

 

·      Détermination de l’énergie nécessaire :

Energie (MJ)

5.1

E =  = 3.4 102 MJ

Durée (min)

1

67

 

·      Détermination de la consommation :

Volume de gasoil (L)

1

V =  = 9.0 L

Energie (MJ)

38

3.4 102

Ce véhicule a une consommation de 9.0L au 100km, ce qui est plutôt élevé.

 

6.   Autonomie du véhicule :

Distance (km)

100

V =  = 5.0 102 km

Volume de gasoil (L)

9.0

45

L’autonomie de ce véhicule est de 500 km.