Exercice 105 p 267 : En route vers l'ISS

Des fusées sont régulièrement utilisées pour ravitailler les astronautes de la Station spatiale internationale ISS.

Question⚓

1-a) Calculer l'énergie potentielle de position de la fusée au niveau du sol lorsque son altitude est égale à 0.

Solution ⚓

Je vois que E_P = m x g x h donc si h = 0, E_P = 0 J.

Question⚓

1-b) Calculer l'énergie potentielle de position de la fusée après 30 secondes de vol.

Solution ⚓

Après 30 secondes de vol, je lis que l'altitude de la fusée est de 2 000 mètres.

E_P = m x g x h avec E_P l'énergie potentielle en Joules, m la masse en kg et h la hauteur en mètres.

données : m(fusée) = 627 tonnes = 627 000 kg et g=9,8 N/kg

E_P = 627 000 x 9,8 x 2 000 = 1,23x10¹⁰ Joules

L'énergie potentielle de la fusée après 30 secondes de vol vaut 1,23x10¹⁰ Joules.

Question⚓

2-a) Calculer l'énergie cinétique de la fusée au niveau du sol avant le décollage.

Solution ⚓

Calcul de l'énergie cinétique de la fusée au niveau du sol avant le décollage :

Je sais que \(E_c=\frac{1}{2}*m*v^2\) avec Ec l'énergie cinétique en Joules, m la masse en kg et v la vitesse en m/s.

Données : m=750 000 kg et v = 0 m/s

Donc E_C = 0,5 x 750 000 x 0² = 0 Joules

Lorsque la fusée est au sol, sa vitesse est nulle donc son énergie cinétique est nulle.

Question⚓

2-b) Calculer l'énergie cinétique de la fusée après 30 secondes de vol.

Solution ⚓

Calcul de l'énergie cinétique de la fusée après 30 secondes de vol :

Je sais que \(E_C=\frac{1}{2}*m*v^2\) avec E_C l'énergie cinétique en Joules, m la masse en kg et v la vitesse en m/s.

Données : m=627 tonnes = 627 000 kg et v = 190 m/s

Donc E_C = 0,5 x 627 000 x 190² = 1,13x10¹⁰ Joules

Après 30 secondes de vol, la fusée a une énergie cinétique de 1,13x10¹⁰ Joules.

Question⚓

3) Sous quelle forme une partie de l'énergie est-elle dissipée pendant le vol ?

Solution ⚓

Une partie de l'énergie est dissipée sous forme d'énergie thermique pendant le vol.

Question⚓

4) Quelle est la forme d'énergie contenue dans le carburant de la fusée ?

Solution ⚓

Le carburant de la fusée est une source d'énergie chimique.

Question⚓

5) La source de cette énergie est-elle totalement renouvelable ?

Je lis que le carburant de la fusée est en partie issu du pétrole. Le pétrole est une source d'énergie fossile, non renouvelable. Donc non, la source de cette énergie n'est pas totalement renouvelable.

Question⚓

6) Recopier et compléter la chaîne énergétique du moteur de la fusée.