Physique appliquée – la physique au travail, la Terre et le ciel, physique et environnement
PhysiquePhysique et environnement15–16 ans
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Connectez-vous pour lancerTrois thèmes de physique appliquée réunis dans une simulation, sélectionnés avec le paramètre du thème. La physique au travail : une machine de levage (chantier, agriculture ou ascenseur) soulève une charge, et vous calculez le travail A = mgh, la puissance P = F·v et le rendement de la machine. La Terre et le ciel : choisissez une latitude et un jour de l'année pour voir le Soleil se lever, culminer puis se coucher sur la voûte céleste, en mesurant sa hauteur angulaire et la durée du jour. Physique et environnement : le bilan énergétique de la Terre, où la variation de la teneur en CO₂ montre comment évolue la température moyenne de la surface.
Leçon : La physique dans les métiers ; la Terre et le ciel ; physique et éducation à l'environnement
Ce qu’elle montre
Cette simulation réunit trois courts modèles de physique appliquée. Dans le premier, une grue, une pompe d'irrigation ou un ascenseur à contrepoids soulève une charge à vitesse constante : le travail utile vaut mgh, la puissance utile P = F·v, et le rendement H indique combien d'énergie supplémentaire le moteur doit fournir. Le deuxième modélise la trajectoire apparente quotidienne du Soleil à partir de l'inclinaison de l'axe terrestre et donne la hauteur du Soleil et la durée du jour pour toute latitude et toute date. Le troisième est un modèle de bilan radiatif à une couche qui relie le CO₂ atmosphérique à la température moyenne de surface.
Mode d’emploi
Changez de thème avec les onglets. Dans Physique au travail, modifiez la masse de la charge soulevée et cliquez sur Changer de machine pour comparer travail, puissance et énergie perdue des trois machines. Dans La Terre et le ciel, réglez la latitude de l'observateur, faites glisser sur le ciel pour changer l'heure et cliquez sur Changer de jour (solstices) pour passer par les solstices et un équinoxe. Dans Physique et environnement, faites glisser latéralement ou cliquez sur CO₂ × 2 et lisez la nouvelle température de surface.
Paramètres modifiables
- Thème actuel 1. La physique dans les métiers, 2. La Terre et le ciel, 3. Physique et protection de l'environnement
- Machine de levage Grue de chantier (rendement 75 %), Pompe d'irrigation (rendement 60 %), Ascenseur à contrepoids (rendement 85 %)
- Masse de la charge soulevée 50–5000 kg
- Latitude de l'observateur (positive au nord) -60–60 degrés
- Jour de l'année 1–365 jours
- Teneur en CO₂ de l'atmosphère 280–1000 ppm
Questions à explorer
- Pour soulever la même charge, pourquoi la pompe d'irrigation a-t-elle besoin de plus d'énergie totale que l'ascenseur à contrepoids ?
- À 40° nord, comment la hauteur du Soleil à midi et la durée du jour changent-elles entre les jours 172 et 355 ?
- D'après le modèle, de combien la température moyenne de surface augmente-t-elle quand le CO₂ double à partir de 280 ppm ?
