Exercice n°1

Une grue est actionnée par un moteur électrique, elle-même branchée sur une batterie. La grue fournit une énergie mécanique de 20 kJ pour lever une charge. L’énergie consommée par le moteur pour réaliser cette opération est de 28 kJ.

1.   Schématiser la chaîne énergétique contenant les éléments suivants : moteur électrique, charge (soulevée), batterie.

2.  Calculer le rendement du moteur électrique.

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Exercice n°2

Le tram de Bordeaux est propulsé par des moteurs électriques. Durant la phase d’accélération, lorsqu’il quitte une station, son moteur électrique, alimenté par le réseau EDF, permet de donner de la vitesse au tramway. Lors de la phase à vitesse constante le moteur fournit l’énergie mécanique nécessaire pour compenser les forces de frottements. Lorsqu’il arrive dans une station, le système de freinage convertit l’énergie cinétique en courant électrique et en chaleur. Sa vitesse moyenne est de 21km/h. Un moteur a une puissance unitaire maximale de 175kW (puissance mécanique qu’il fournit). La masse du tram en charge normale est estimée à 76 tonnes.

1.  Faire un schéma représentant la chaine d’énergie lors de la phase d’accélération.

2.  Faire un schéma représentant la chaine d’énergie lors de la phase de freinage.

3.  Déterminer l’énergie cinétique moyenne du tram (Ec = ½ m v², avec v exprimée en m.s-1).

4.  Si on admet que le rendement des moteurs électriques du tram est voisin de 90%, déterminer la puissance électrique maximale reçue par un moteur.

 

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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 et la valeur 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 ?

 

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