chers élèves de TSTI mécanique
voici comme promis la correction du contôle C2: thème de l'énergie
cours 1:
- définition du travail de la force en translation
W = vecteur F .vecteur AB = F AB cos a où a = angle de AB vers F
- sous quelles conditions ce travail est-il nul ?
il suffit que F= O ou AB = O ou encore cos a = O ( a= 90° ou 270°)
cours 2:
- travail du poids le long d'un denivelé h
W = mgh cos a avec a = 0 ou 180°
quelque soit la forme de la trajectoire suivie
- dans quelle circonstance ce travail est-il résistant ?
le travail est résistant lorsqu'il est négatif c.a.d. : a = 180°
cette situation se produit lorsqu'on remonte le centre de gravité du corps considéré dans le champ de pesanteur.
ex: élévation d'une charge par une grue
exercice 1:
Une force F de 150N se déplace avec un angle de 100° le long d?un rail de 4m
calculer son travail mécanique: W = 150.4.cos 100° = - 104 J ( résistant)
exercice 2:
une chute d'eau de débit 10 m3.s-1 présente un dénivelé de 60 m
elle alimente une turbine de rendement 0,85 qui entraîne un alternateur de rendement 0,81
masse volumique de l'eau: r = 103 kg.m-3
1) calculer la puissance mécanique fournie par la chute d?eau
la puissance recherchée revient à calculer le travail mécanique du poids de l'eau actionnant la turbine en 1 seconde
avec D le débit ( en m3.s-1) on a donc
travail du poids de l'eau W = Mgh
or M = D.r => W = Drgh
A.N: W = 10.103.9,8.60 = 5,9 106 J
donc P = W/dt = 5,9.106/1= 5,9 MW
2) calculer le rendement du groupe turbine-alternateur
lorsque deux machines M1 et M2 sont en cascade, la puissance utile de la première devient la puissance absorbée de la seconde
en conséquence on peut écrire sur le rendement R du groupe " M1-M2 " :
R = R1 . R2
soit ici A.N.: R = 0,85 . 0,81 = 0,69
3) déterminer l' énergie électrique W fournie par l'alternateur au réseau EDF en 24h
la puissance mécanique de la chute d'eau se convertit en puissance électrique en sotrtie de l'alternateur; tenant compte du rendement calculé on a donc:
Pelec = P.R
pour une durée T de 24h cela correspond à une énergie:
W' = Pelec. T= P.R.T
exprimer ce résultat en Joule puis en kWh
on a trouvé au 1) P = 5,9 MW et on remarque que T = 24.3600 = 86400 s
donc ...
A.N.: W' = 5,9.106. 0,69. 86400 = 351 109 J
1 kWh représente : 103.3600 = 3.6 106 J
d'où W' = 98 103 kWh soit environ 100 MWh
autrement: W' = 5,9.0,69*.24 = 98 MWh environ 100 (plus simple)
*: merci à Jérémy qui a signalé une erreur de saisie
Exercice 3 :

rem:
le GND ( isopotentielle 0V) est obligatoirement à mi hauteur des crêtes puisque les tensions sont harmoniques ( donc symétriques)
avec Û = Y.cal on a donc: Û1 = 3,5.1 = 3,5V Û2 = 3.2 = 6V
avec T = X.bdt on a donc: T1 = T2 = 6.1 = 6ms
d’où f1 = f2 = 1/ T1 = 1/T2 soit 0,167 kHz = 167 Hz
le décalage temporel entre les deux tensions est de 2 div soit 2 ms qui représente T/3
le spot défile toujours de la gauche vers la droite sur l'écran d'un oscillo
donc un évènement situé à gauche se produit avant un autre évènement situé à sa droite...choisissant un sommet comme évènement on remarque donc que la tension u1 avance de T/3 sur la tension u2 cela correspond à un déphasage de 2 p /3 rad avance