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Energie cinétique est potentielle

Posté par
Miyuki
23-02-09 à 18:04

Bonjour à tous
Voilà, j'ai une activité à faire en physique. Je n'ai pas eu de mal à faire les premières questions, cependant la dernière reste une éngime
Je vous donne le sujet:

Une centrale hydroélectrique ne peut continuer à fournir de l'énergie électrique que dans la mesure où le bassin supérieur est régulièrement approvisionné en eau. Si un ou plusieurs cours d'eau assurent en général ce rôle, ce n'est pas le cas pour la centrale de Revin-Saint-Nicolas, dont l'aménagement hydraulique est original.

Une conduite relie deux bassins de capacité identique, égale à 7 millions de m3, et séparés par une dénivellation maximale h=245.5m. L'usine, située au niveau du bassin inférieur, est équipée de machines qui peuvent fonctionner suivant deux modes particuliers.

- Lorsque la production d'électricité par les centrales nucléaires est excédentaire ( entre 3 et 6 heures du matin typiquement), les machines fonctionnent en moteurs électriques et en pompes qui font monter l'eau du bassin inférieur au bassin supérieur.

- Quand le besoin en énergie électrique se fait sentir ( aux heures de forte consommation), l'eau s'écoule du bassin supérieur vers le bassin inférieur: ces mêmes machines fonctionnent en turbines et en alternateurs électriques qui produisent de l'énergie pour alimenter le réseau EDF.

Dans ce mode, la centrale peut garantir une puissance électrique maximale de 200MW dans chasun de ses 4 groupes électriques.

800MW sont donc disponibles en cas de défaillance d'une centrale par exemple. Chaque groupe démarre en moyenne trois fois par jour.


1) Calculer la masse m d'eau que peut contenir un bassin, la masse volumique de l'eau étant de 1000kg.m-3

= m/V
D'où m = xV
           = 7000000 x 1000
           = 7.109 kg

2) On se place dans la situation où le bassin inférieur est plein et le bassin supérieur vide. Exprimer en fonction de m, de la dénivellation h et de g, le travail W(F) de la force F qu'il serait nécessaire d'exercer pour faire monter tout l'eau du bassin inférieur au bassin supérieur, à vitesse constante. Calculer la valeur de W(F).


W(F) = - (mgz(B)-mgz(A))

Epp(B) = mgz
           = 7.109x9,81x245,5
           = 1,68.1013J

Epp(A) = 0

D'où W(F) = -1,68.1013W

3) Cette opération correspond-elle à la phase de pompage ou de turbinage ?

Cette opération correspond à la phase de pompage car le but est de remplis le bassin supérieur et non l'inverse. De plus, le travail est résistant.

4) L'éenergie potentielle de pesanteur Epp de la mass m d'eau ne dépend que de l'altitude de son centre d'inertie G. le travail W(F) est égal à l'augmentation Epp de la valeur de cette énergie potentielle.
Quelle sera la variation de l'énergie potentielle de pesanteur de la masse m d'eau quand elle sera redescendue du bassin supérieur jusqu'au bassin inférieur?

On sait que l'énergie potentielle de pesanteur Epp de la masse m ne dépend que de l'altitude de son centre d'inertie G. Une gois redescendue, son altitude aura diminué, son énergie potentielle de pesanteur aura donc elle aussi diminué.


5) On considère la chute de la masse m d'eau du bassin supérieur au bassin inférieur. Dans le cas o* l'eau chute librement, comparer l'énergie cinétique qu'elle possède au au bas de la chute à Epp.

Ec = 1/2 mv²

Or v = 2gh
       = 2x9,81x245,5
       = 69,4 m.s-1

D'où Ec = 1/2x7.109x(69,4)²
           = 1,68.1013J

On constate alors que Ec = Epp

6) On s'intéresse au cas réel où la chute d'eau entraîne les machines de la centrale. A quoi peut-on relier cette fois la valeur de Epp, en admettant que la vitesse de l'eau est négligeable en arrivant dans le bassin inférieur ?

et voilà la question qui me bloque .
J'aurais vraiment besoin d'aide

Merci d'avance !

Posté par
122155
re : Energie cinétique est potentielle 25-02-09 à 09:38

1)
= m/V
D'où m = xV
           = 7.106 x 103
           = 7.109 kg     correct

2)le travail W(F) de la force F qu'il serait nécessaire d'exercer pour faire monter tout l'eau du bassin inférieur au bassin supérieur est :
WF A-->B=-WP A--->B = -(mgzA-mgzB)=-mg(-h)=mgh
    zB>zA        

WF = mgh=
           = 7.109x9,81x245,5
           = 1,68.1013J    c'est un travail moteur.  (pour vaincre le travail du poids de l'eau durant la montée).

3) Cette opération correspond à la phase de pompage car le but est de remplis le bassin supérieur.(on effectue un travail moteur pour réaliser ceci).

4)EmA=EmB
=> EcA+EpA=EmB+EpB  =>EpA-EpB=EcB-EcA
- (EpB-EpA)=EcB-EcA  d'ou  Ec=-Ep
or l'eau chute librement  vo=0  =>Ec= Ec = 1/2 mv²
d'ou : Ec =- Epp  toute l'energie potentielle que possédait l'eau en haut s'est transformée en energie cinétique en bas.


6) la chute d'eau entraîne les machines de la centrale. cette fois la valeur de Epp que possédait l'eau en haut a était utilisé pour faire tourner les turbines pour produire  de l'énergie éléctrique pour alimenter le réseau EDF ds le cas de besoin ( aux heures de forte consommation), .
Par conséquence  la vitesse de l'eau est négligeable en arrivant dans le bassin inférieur .

Posté par
Miyuki
Energie cinétique et potentielle 25-02-09 à 13:00

Ok je vois, merci beaucoup, j'ai compris
Maheureusement j'ai rendu mon exercice hier, il est donc un peu trop tard
Mais merci, ça m'aidera pour la correction

Posté par
natation92
energie cinétique et potentielle 09-03-11 à 19:35

Bonjour!

A la question c'est delta Epp qui est demandé et non Epp seulement. Donc tu ne réponds pas à la question . Ayant aussi cet exercice à rendre et buchant bcp dessus , j'aimerais un peu d'explicitation pour cette question ainsi que la question 6 si possible. Merci



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