Chapitre 5 : Énergie, masse et temps

Choose a study mode

Play Quiz
Study Flashcards
Spaced Repetition
Chat to Lesson

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

Quel paramètre est essentiel pour récupérer de l'énergie lors de l'impact du pied au sol en course ?

  • L'élasticité du tendon d'Achille (correct)
  • Le taux de transformation chimique dans les cellules
  • L'évaporation de sueur
  • La chaleur générée par les muscles

Pourquoi la semelle de la chaussure ne surpasse-t-elle pas l'efficacité du tendon d'Achille ?

  • Elle provoque des chocs significatifs lors de l'impact
  • Son rebond n'est pas optimal comparé au tendon (correct)
  • Elle génère trop de chaleur lors de la course
  • Elle ne conserve pas d'énergie emmagasinée

Quelle est la conséquence d'atterrir sur le talon lors de la course ?

  • Une meilleure restitution d'énergie
  • Une perte d'énergie due à l'impact (correct)
  • Aucune énergie n'est récupérée
  • Une augmentation de la chaleur corporelle

Quel rôle joue le tendon d'Achille dans la performance de la course ?

<p>Il restitue l'énergie emmagasinée lors de l'impact (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet de l'élasticité des tendons sur l'efficacité biomécanique ?

<p>Permet de supporter des forces importantes avec peu de perte (C)</p> Signup and view all the answers

Quel facteur est le plus élevé en matière d'émissions de CO2 par unité d'énergie produite ?

<p>Charbon (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'ordre croissant de densité d'énergie (Wh/L) dans la liste suivante ?

<p>H2 (l), pétrole, charbon, gaz fossile (B)</p> Signup and view all the answers

Laquelle de ces sources d'énergie a la plus grande masse pour une unité d'énergie produite ?

<p>Charbon (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la vitesse moyenne calculée pour le marathon de Kipchoge en m/s ?

<p>5.88 m/s (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rapport entre l'énergie cinétique calculée et l'énergie dépensée par Kipchoge pendant le marathon ?

<p>1:50 (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la valeur d'énergie spécifique (Wh/kg) mentionnée dans les données ?

<p>10 (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet principal de la différence d'énergie dépensée par Kipchoge par rapport à la quantité nécessaire pour la même vitesse ?

<p>Efficacité énergétique (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle unité est utilisée pour mesurer les décès par TWh produit de 1990 à 2014 ?

<p>g/TWh (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'énergie dépensée pour une foulée ?

<p>500 J (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact de l'élasticité du tendon d'Achilles sur l'énergie retournée lors de la course ?

<p>42 J (C)</p> Signup and view all the answers

Quel concept est illustré par l'équation E = mc² ?

<p>La conversion de la masse en énergie (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle quantité est un scalaire mesurant la taille d'un ensemble d'entités élémentaires ?

<p>Quantité de matière (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact de l'élasticité de la semelle sur l'énergie retournée ?

<p>5 J (B)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui ne peut pas se produire selon le principe de conservation de l'énergie ?

<p>L'énergie peut être créée à partir de rien (A), L'énergie peut être détruite (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation est correcte concernant la masse d'un objet au repos ?

<p>Elle est égale à l'énergie divisée par la vitesse de la lumière au carré (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle montre a la plus grande masse ?

<p>Montre avec ressort détendu (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la définition de 'dérouler' dans le contexte présenté ?

<p>Montrer, développer successivement (C)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui est vrai à propos du temps selon la relativité d'Einstein ?

<p>Chaque point de l'espace-temps a son propre temps (B)</p> Signup and view all the answers

Comment la présence d'un corps massique affecte-t-elle l'espace-temps ?

<p>Elle courbe l'espace-temps (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation est correcte concernant le gradient de temps ?

<p>Tous les corps subissent une accélération vers où le temps s'écoule plus lentement (B)</p> Signup and view all the answers

Que peut-on mesurer concernant le temps malgré sa difficulté à être défini ?

<p>Sa durée et ses intervalles (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le lien entre l'énergie et le temps selon le résumé présenté ?

<p>L'énergie permet des actions dans le temps (A)</p> Signup and view all the answers

Quel phénomène a été démontré expérimentalement en lien avec la gravitation ?

<p>Le temps s'écoule plus lentement près d'une masse (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation résume le concept de gravitation dans le cadre de la relativité générale ?

<p>La gravitation résulte de la courbure de l'espace-temps (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation est correcte concernant l'énergie de liaison d'un atome d'hydrogène ?

<p>L'énergie de liaison est négative. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment la masse d'un noyau se compare-t-elle à la somme des masses des nucléons non-liés ?

<p>Elle est inférieure à la somme des masses. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle proportion de la masse d'un nucléon est due aux interactions des quarks avec le champ de Higgs ?

<p>1 % (D)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui définit la résistance d'un objet à être accéléré par une force selon la masse inertielle ?

<p>Le produit des masses des objets. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le lien entre la masse gravitationnelle et la force d'attraction entre deux objets ?

<p>Proportionnelle au produit de leurs masses. (B)</p> Signup and view all the answers

Selon le principe d'équivalence d'Einstein, que peuvent représenter des mesures réalisées sous une accélération constante ?

<p>Elles seront équivalentes à des mesures dans un champ gravitationnel uniforme. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle déclaration sur l'énergie potentielle d'une molécule est vérifiée ?

<p>Elle est inférieure à celle des atomes non-liés. (B)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la masse de l'atome est-elle inférieure à la somme des masses du noyau et des électrons non-liés ?

<p>À cause de l'énergie potentielle négative. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment la présence d'une masse affecte-t-elle l'écoulement du temps ?

<p>Le temps s'écoule plus lentement à proximité d'une masse. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre la masse et l'énergie au repos d'un corps ?

<p>L'énergie au repos d'un corps est égale à sa masse multipliée par $c^2$. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle principal des gènes chronomètres dans le corps humain ?

<p>Ils influencent la périodicité des cellules dans le cycle de 24h. (B)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qu'un rythme circadien ?

<p>Un phénomène périodique de 24 heures que le corps humain suit. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation est vraie concernant les horloges atomiques ?

<p>Elles mesurent le temps via des phénomènes périodiques d'atomes. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle conséquence peut résulter d'une anomalie dans les horloges biologiques ?

<p>Évolution de certaines maladies comme le cancer. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment peut-on mesurer le temps de manière plus précise ?

<p>En utilisant des horloges atomiques. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'équivalence de la masse gravitationnelle selon les définitions fournies ?

<p>Masse inertielle. (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Densité d'énergie

Mesure de l'énergie contenue dans une unité de volume d'une substance.

Energie spécifique

Mesure de l'énergie contenue dans une unité de masse d'une substance.

Gaz fossile (énergie)

Source d'énergie issue de la fossilisation de matières organiques, comme le pétrole et le charbon.

Énergie cinétique (Ec)

L'énergie possédée par un objet en mouvement.

Signup and view all the flashcards

Vitesse moyenne

Distance parcourue divisée par le temps mis pour la parcourir.

Signup and view all the flashcards

CO2 équivalent

Mesure de l'impact d'un moyen de production d'énergie sur le réchauffement climatique, en tenant compte du potentiel de réchauffement global de différents gaz à effet de serre.

Signup and view all the flashcards

Energie (E)

Capacite de faire un travail ou de produire une chaleur.

Signup and view all the flashcards

Effet de la vitesse sur l'énergie

Plus la vitesse est grande, plus l'énergie cinétique est grande, dans une proportion importante, et ce, lorsque la masse est fixe.

Signup and view all the flashcards

Stockage d'énergie dans la course

Le tendon d'Achille agit comme un ressort lorsqu'on touche le sol, stockant et restituant l'énergie pour la propulsion.

Signup and view all the flashcards

Efficacité du tendon d'Achille

Le tendon d'Achille est conçu pour supporter les forces et restituer l'énergie efficacement.

Signup and view all the flashcards

Atterrissage inefficace (course)

Atterrir sur le talon dissipe l'énergie à cause du choc, réduisant l'efficacité de la course.

Signup and view all the flashcards

Rôle de la semelle de chaussure

Certaines semelles (ex : carbone) peuvent améliorer l'efficacité, mais ne remplacent pas l'efficacité naturelle du tendon d'Achille.

Signup and view all the flashcards

Talon dans la course

Atterrir sur le talon n'est pas optimal car il dissipe de l'énergie au lieu de la récupérer.

Signup and view all the flashcards

Énergie de liaison

L'énergie nécessaire pour séparer les composants d'un système lié, comme les nucléons dans un noyau atomique ou les atomes dans une molécule.

Signup and view all the flashcards

Masse d'un atome

La masse d'un atome est inférieure à la somme des masses de ses protons, neutrons et électrons individuels.

Signup and view all the flashcards

Masse du noyau

La masse du noyau est inférieure à la somme des masses des nucléons non liés. C'est dû à l'énergie de liaison des nucléons.

Signup and view all the flashcards

Masse d'une molécule

La masse d'une molécule est inférieure à la somme des masses des atomes non liés.

Signup and view all the flashcards

Énergie potentielle négative

L'état lié d'un système (comme un noyau ou une molécule) possède une énergie potentielle négative par rapport à l'état non lié.

Signup and view all the flashcards

Masse gravitationnelle

La masse qui détermine la force d'attraction gravitationnelle entre deux objets.

Signup and view all the flashcards

Masse inertielle

La masse qui détermine la résistance d'un objet à l'accélération lorsqu'une force lui est appliquée.

Signup and view all the flashcards

Principe d'équivalence

Une accélération constante est équivalente à un champ gravitationnel uniforme.

Signup and view all the flashcards

Temps

Une dimension physique qui permet de mesurer la durée des événements et la succession des changements.

Signup and view all the flashcards

L’écoulement du temps

Le temps ne s'écoule pas à une vitesse constante pour tous. Près d'une masse importante, comme la Terre, il s'écoule plus lentement.

Signup and view all the flashcards

Rythme circadien

Cycle naturel de 24 heures qui régit les fonctions biologiques du corps humain.

Signup and view all the flashcards

Gènes chronomètres

Gènes responsables de la régulation des rythmes circadiens.

Signup and view all the flashcards

Effets des anomalies circadiennes

Des perturbations du rythme circadien peuvent contribuer au développement de certains cancers, de la maladie de Parkinson et de la dépression saisonnière.

Signup and view all the flashcards

Définition du temps

Trouver une définition du temps sans faire référence circulaire - c'est-à-dire sans utiliser la notion de temps elle-même dans sa définition - est un défi philosophique.

Signup and view all the flashcards

Déroulement du temps

Le temps est un milieu indéfini où les événements et les phénomènes se succèdent de manière irréversible.

Signup and view all the flashcards

Succession

Ensemble des événements qui occupent dans le temps des moments voisins mais distincts.

Signup and view all the flashcards

Temps mesurable

Même si on ne peut pas définir le temps, on peut le mesurer.

Signup and view all the flashcards

Temps et relativité

Selon Einstein, le temps n'est pas universel.

Signup and view all the flashcards

Temps propre

Chaque point de l'espace-temps a son propre temps.

Signup and view all the flashcards

Courbure de l'espace-temps

La présence d'un corps massique courbe l'espace-temps.

Signup and view all the flashcards

Dilatation temporelle

Le temps s'écoule plus lentement à proximité d'une masse.

Signup and view all the flashcards

Gravitation comme courbure

La gravitation n'est qu'une conséquence de la courbure de l'espace-temps.

Signup and view all the flashcards

Énergie dépensée par foulée

Environ 500 joules d'énergie sont dépensés pour chaque foulée d'environ 1,80 mètre.

Signup and view all the flashcards

Énergie retournée par l'élasticité de la semelle

Seulement environ 5 joules d'énergie sont récupérés par l'élasticité de la semelle, mais cette énergie n'est pas toujours dirigée dans la bonne direction ou au bon moment.

Signup and view all the flashcards

Énergie retournée par l'élasticité du talon

Avec la bonne technique, environ 9 joules d'énergie sont récupérés à partir de l'élasticité du talon.

Signup and view all the flashcards

Énergie retournée par l'élasticité du tendon d'Achille

Avec la bonne technique, environ 42 joules d'énergie peuvent être récupérés grâce à l'élasticité du tendon d'Achille.

Signup and view all the flashcards

Conservation de l'énergie

L'énergie ne peut pas être créée ni détruite, elle se transforme simplement d'une forme à une autre.

Signup and view all the flashcards

Équivalence masse-énergie

La masse et l'énergie sont des manifestations différentes de la même chose, liées par la célèbre équation E=mc² d'Einstein.

Signup and view all the flashcards

Masse et contenu énergétique

La masse d'un objet représente son contenu énergétique total au repos.

Signup and view all the flashcards

Masse et quantité de matière

La masse d'un objet n'est pas uniquement déterminée par la quantité de matière qu'il contient, mais aussi par son contenu énergétique.

Signup and view all the flashcards

Study Notes

Accès à la session physgen2024

Chapitre 5 : Énergie, masse et temps

  • Cours de physique générale (FBM - BMed - module B1.1)
  • Enseignant : Pr François Bochud

Objectifs du chapitre

  • Formuler mathématiquement le concept d'énergie dans différentes situations physiques et donner des exemples d'ordres de grandeur en biomédecine.
  • Décrire le lien entre les notions de masse et d'énergie.
  • Décrire comment la notion de temps est définie.

Exemple de question sur l'énergie dépensée par un marathonien

  • L'énergie dépensée par le marathonien Eliud Kipchoge le 12 octobre 2019 pour parcourir 42,195 km en 1 h 59 min 40 s est à déterminer.

Formes d'énergie

  • L'énergie est la capacité de réaliser un travail ou de mettre un objet en mouvement.
  • L'énergie est conservée, elle passe d'une forme à une autre.
  • Énergie cinétique : énergie due au mouvement d'un corps.
  • Énergie potentielle : énergie stockée en fonction de la position d'un corps.
  • Énergie élastique : énergie stockée dans un objet solide sous tension.
  • Énergie radiante : énergie transportée par la lumière.
  • Énergie thermique : énergie moyenne contenue dans l'agitation microscopique des particules d'un objet.

Unités d'énergie

  • Joule (J) : unité SI de travail.
  • Calorie (cal) : unité de chaleur.
  • Électronvolt (eV) : unité d'énergie.
  • Kilowattheure (kWh) : unité d'énergie.

Quelle énergie est dépensée pour parcourir 42,195 km en 1 h 59 min 40 s ?

  • Plusieurs réponses sont possibles : environ 1 000 kcal, environ 3 000 kcal, environ 4 200 kJ ou environ 12 500 kJ ou environ 21 000 kJ.

Que permet de réaliser l'énergie ?

  • Réaliser un travail
  • Mettre un objet en mouvement
  • Chauffer un objet
  • Broyer un objet
  • Illuminer un objet

À quoi correspond une énergie de 1 joule ?

  • 1 battement de cœur
  • Faire gravir 1 m à une plaque de chocolat
  • Chaleur produite par une personne au repos chaque 1/100 s

Quels pourcentages de l'énergie primaire mondiale proviennent des sources fossiles en 2021 ?

  • 86 %

D'où provient notre énergie (2021) ?

  • Gaz fossile : 145 EJ
  • Charbon : 160 EJ
  • Hydro : 140 EJ
  • Biomasse: 140 EJ
  • Nucléaire : 202 PJ
  • Vent : 12 PJ
  • Solaire : 11 PJ
  • Gaz fossile : 130 PJ
  • Hydro : 142 PJ
  • Nucléaire : 202 PJ

Masse et volume de 1 unité d'énergie

  • Comparaison de la densité d'énergie et de l'énergie spécifique pour différentes sources d'énergie.

Quelle est la comparaison des différents moyens de production d'électricité ?

  • Émission de CO2 par unité d'énergie (g/kWh).
  • Décès par TWh produit (1990-2014)

Quelques expressions de l'énergie

  • Définitions et formules pour différentes formes d'énergie (cinétique, potentielle, élastique, radiante, thermique).

Energie dépensée / retournée par foulée

  • Énergie dépensée par foulée : environ 500 J
  • Énergie retournée par l'élasticité de la semelle : environ 5 J
  • Énergie retournée par l'élasticité du tendon d'Achille : environ 42 J (avec la bonne technique).

Le temps

  • Le temps est un milieu indéfini où les évènements et les phénomènes se déroulent de façon irréversible et successive.
  • La présence d'un corps massique courbe l'espace-temps.
  • Le temps s'écoule plus lentement a proximité d'une masse.

L'équivalence de toutes les définitions de masse

  • La masse a une définition gravitationnelle et inertielle. Elle est aussi égale à l'énergie totale de l'objet au repos divisée par la vitesse de la lumière au carré.

Résumé

  • L'énergie est l'aptitude à réaliser un travail, à mettre un objet en mouvement. L'unité SI est le joule (J).
  • La masse est le contenu total en énergie d'un objet ou d'un système. L'unité SI est le kilogramme (kg).
  • Le temps est quasiment impossible à définir. Cependant, il peut être mesuré grâce à des processus qui se répètent. L'unité SI est la seconde (s).

Exemple de question d'examen

  • Déterminer la (les) propriété(s) concernant la masse qui est/sont correcte(s) :
    • l'énergie contenue dans un objet au repos ;
    • la force qu'il faut appliquer pour lui imprimer une certaine accélération ;
    • La force d'attraction qu'il exerce sur un autre objet massique ;
    • au nombre de charges électriques qu'il contient

Objectif correspondant

  • Expliquer le lien entre les notions de masse et d'énergie.

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Quiz Team

Related Documents

More Like This

Work, Energy, Power Concepts
44 questions
Physics Kinetic Energy Quiz
13 questions
Physics Concepts: Forces and Energy
10 questions
Use Quizgecko on...
Browser
Browser