4e · Technologie

Contrôle n°3 — Les énergies et leur conversion

Évaluation sur les formes d'énergie, les conversions et les notions de puissance et de rendement.

55min · Moyen · 3 exercices · Barème sur 20 points

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Sujet

Travaille d’abord sans consulter le corrigé. Note tes réponses et les étapes de ton raisonnement.

Exercice 1 — Chaine énergétique d'un vélo électrique (9 points)

Décris la chaine énergétique d'un vélo à assistance électrique lorsque tu pédales et que l'assistance est activée. Commence par l'énergie stockée dans la batterie. Indique les convertisseurs d'énergie et les pertes inévitables.

Exercice 2 — Calcul de consommation et de puissance (7 points)

La batterie d'un vélo électrique a une capacité de 400 Wh (Watt-heure). L'assistance électrique consomme une puissance moyenne de 200 W (Watts). 1. Calcule la durée théorique d'autonomie (en heures) si on utilise seulement l'assistance. 2. En réalité, l'autonomie est de 1h30. Calcule l'énergie réellement utilisée en 1h30. Quel est le rendement global de la chaine ? (Formule : Rendement = Énergie utile / Énergie consommée).

Exercice 3 — Sources d'énergie renouvelables (4 points)

Parmi les sources d'énergie suivantes, lesquelles sont renouvelables ? Justifie en une phrase pour les sources que tu sélectionnes. a) Pétrole b) Énergie éolienne c) Charbon d) Énergie géothermique e) Énergie nucléaire (uranium).

Corrigé et barème

Le total du barème est de 20 points. Les réponses rédigées admettent plusieurs formulations pertinentes ; compare le raisonnement, pas seulement les mots.

Exercice 1 — Chaine énergétique d'un vélo électrique : 9 points

Énergie stockée : chimique (batterie). Convertisseur 1 : moteur électrique (transforme l'énergie électrique en énergie mécanique de rotation). Pertes : chaleur (effet Joule). L'énergie mécanique du moteur s'ajoute à celle de tes jambes (énergie musculaire, chimique → mécanique) pour entraîner la roue. Pertes globales : frottements des pneus, de la chaine, résistance de l'air.

Exercice 2 — Calcul de consommation et de puissance : 7 points

1. Durée théorique = Énergie / Puissance = 400 Wh / 200 W = 2 heures. 2. Énergie réelle utilisée = Puissance x Temps = 200 W x 1.5 h = 300 Wh. Rendement = Énergie utile (300 Wh) / Énergie consommée (400 Wh) = 0.75 ou 75%. Les 25% de pertes correspondent à l'énergie dissipée en chaleur dans le moteur, l'électronique et la batterie.

Exercice 3 — Sources d'énergie renouvelables : 4 points

Sources renouvelables : b) Énergie éolienne (le vent est inépuisable à l'échelle humaine) et d) Énergie géothermique (la chaleur de la Terre est quasi illimitée). Le pétrole, le charbon et l'uranium sont des ressources fossiles ou minérales limitées.

Comprendre, puis réessayer

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