Un étonnant ascenseur à bateaux : The Falkirk wheel |
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Amérique du sud 2016 - Exercice 1 - 6 points |
La Roue de Falkirk (en anglais Falkirk Wheel) est un ascenseur rotatif à bateaux, reliant le canal inférieur (Forth and Clyde Canal) au canal supérieur (Union Canal), près de la ville de Falkirk dans le centre de l'Écosse. L'ouverture de l'ascenseur en 2002 a permis le passage des bateaux d’un canal à l’autre. L’édifice se substitue à un ancien escalier d'écluses.
Pour réaliser une étude du mouvement du système et appliquer les lois de Newton, quel référentiel faut-il choisir parmi ceux proposés ? Justifier votre réponse.
Le système d’enregistrement permet de prendre une succession de photographies à intervalles de temps égaux, puis de les superposer afin d’étudier un mouvement. La superposition des photographies de la roue prises par un photographe amateur depuis la rive et un dispositif de pointage ont permis de repérer l’évolution de la position du point G lors de l’ascension d’un bateau.
2.2. Donner la nature du mouvement du point G en justifiant les termes employés. 2.3. Citer au moins un adjectif pour qualifier l’accélération du système. 3. Le roulis
Définition : Le roulis est un mouvement d'oscillations latérales du navire. Sur le schéma ci-contre, la double flèche symbolise le roulis du bateau.
D’après Thefalkirkwheel.co.uk 1. Énergie nécessaire au fonctionnement de la Roue de Falkirk 1.1. Calculer la variation d’énergie mécanique d’un godet avec l’eau et son bateau lors de son ascension. L’ensemble est immobile tant au départ qu’à l’arrivée. 1.2.a. Quelle est la relation correcte entre l’énergie et la puissance parmi les 3 expressions proposées ci-dessous ? Justifier votre choix.
1.3. Expliquer pourquoi l’énergie fournie par les moteurs est très inférieure à celle reçue par le godet avec l’eau et le bateau lors de son ascension. 2. Estimation de l’énergie nécessaire au fonctionnement de huit bouilloires électriques Données :
Calculer la valeur de l’énergie nécessaire pour porter à ébullition l’eau de ces huit bouilloires.
Le candidat est invité à estimer certaines grandeurs, à prendre des initiatives et à présenter la démarche suivie même si elle n’a pas abouti. La démarche suivie est évaluée et nécessite d'être correctement présentée.
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