Énergies et moyens de transport – simulation, animation interactive

Pour se déplacer, seul ou à plusieurs, avec ou sans marchandise, il faut consommer de l’énergie. Cette énergie va être transformée en force motrice pour nous faire avancer ou pour faire avancer le véhicule qui nous transporte.

Les combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz) sont les sources d’énergie les plus utilisées dans les transports malgré les polluants rejetés lors de la combustion.

Remarque: Tous les cas ne sont pas représentés. De plus, certains véhicules combinent plusieurs sources d’énergie comme le vélo électrique (le conducteur doit pédaler), la voiture électrique (parfois équipée d’un moteur thermique), ou le planeur et la montgolfière qui nécessitent une source d’énergie initiale avant de fonctionner avec la force du vent.

Faire glisser une source d’énergie et un type de moyen de transport au centre de l’écran pour découvrir la correspondance. Il y a 24 correspondances à trouver.

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RLC série – simulation, animation interactive


Un circuit RLC série est alimenté par une source de tension sinusoïdale de fréquence variable uE(t)=UEcos(2πft). Le courant i(t) est le même dans tout le circuit. Il est de forme sinusoidale comme la tension d’entrée mais l’amplitude et la phase dépendent de la fréquence: i(t)=Icos(2πft+φ)

La tension uR(t) observée à l’oscilloscope est à l’image du courant (uR(t)=Ri(t)). L’amplitude passe par un maximum pour une certaine fréquence, nommée fréquence de résonance f0. Elle ne dépend que de L et C.

Cliquer puis faire glisser les slider pour modifier les valeurs de R, L, C et f.

Cliquer sur ‘curseurs’ pour faire des mesures de déphasages.

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Dilatation thermique – simulation, animation interactive

La matière est constituée d’atomes ou de molécules qui s’agitent sous l’effet de la température.

Lorsque la température augmente, la plupart des matériaux subissent une augmentation de leur volume. Cette expansion se traduit, au niveau microscopique, par un plus grand espacement des molécules. C’est cette expansion qu’on nomme dilatation. Inversement, une baisse de température se traduit par une contraction.

Cette propriété s’observe pour tous les états de la matière mais elle n’est pas souvent visible.

Cliquer sur le bouton ‘Molécules’ pour faire un zoom dans la matière.

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Moment d’inertie – simulation, animation interactive

Lorsqu’un corps rigide est en mouvement de translation, sa résistance à toute modification de son mouvement est appelée inertie (il s’agit de sa masse). Pour un corps rigide en rotation, cette résistance à toute modification de son état est appelée son moment d’inertie.

Sa valeur dépend de la géométrie de la distribution de masse par rapport à l’axe de rotation. Plus cette grandeur est faible, plus il sera facile de l’accélérer.

Les moments d’inertie selon différents axes des principales formes sont indiquées.

Cliquer sur une forme pour la sélectionner.

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Boucle de convection – simulation, animation interactive

Lorsqu’un fluide (liquide ou gaz) est chauffé, il se dilate et devient moins dense. Si la température n’est pas uniforme dans le fluide, alors il apparaît localement des mouvements : les régions froides et denses ont tendance à passer sous les régions chaudes et moins denses. La force responsable de ce mouvement est la poussée d’Archimède.

À plus grande échelle, des boucles de convections apparaissent. Elles sont représentées de façon circulaire sur cette animation mais leur forme et leur taille sont très variables.

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Convection thermique – simulation, animation interactive

La convection est un des modes de transfert thermique.
Un gaz ou un fluide devient moins dense quand il est chauffé. Il a donc tendance à s’élever pour flotter au dessus des régions froides plus dense. Ceci explique l’apparition de boucles convectives. Ce brassage permet de chauffer toute une pièce avec un seul radiateur ou tout un volume d’eau en ne chauffant que le bas de la casserole.

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Puissance et énergie électrique – simulation, animation interactive


La puissance électrique P « consommée » par un appareil électrique est le produit entre la tension U à ses bornes (exprimée en Volts) et le courant I qui le traverse (exprimé en Ampères):

P = U x I

L’unité de la puissance est le Watt (W).

  • En courant continu, P = U x I
  • En courant alternatif, pour les composants de type résistance (lampes, appareil de chauffage), P = Ueff x Ieff avec Ueff et Ieff les valeurs efficaces de la tension et du courant.

L’énergie électrique « consommée » par un appareil électrique est le produit entre sa puissance et la durée d’utilisation:

E=Pxt

L’unité d’énergie est le Joule (J). Il est fréquent d’utiliser aussi le Watt-heure (Wh).

1 Wh= 3600 J

Cliquer sur l’ampoule lorsqu’elle est grillée pour la changer.

Cliquer puis faire glisser les afficheurs sur la frise temporelle.

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