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.
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.
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 ?