1ʳᵉ Bac AP•MG1 — Construction d'un raisonnement scientifique autour des questions du monde actuel•Chapitre 4

Énergie mécanique des outils paysagers (introduction)

Définir travail d'une force, puissance, énergie cinétique. Mobiliser ces notions pour comparer des outils paysagers (tondeuse thermique vs électrique, débroussailleuse, taille-haie).

Durée

5 séances de 55 min

Objectifs

5 compétences visées

Référentiel

MG1 — Capacité C1.1 — Bac Pro tronc commun (2024)

Compétences visées

→Définir le travail W d'une force constante
→Calculer une puissance P et lier P, W et t
→Calculer une énergie cinétique Ec = ½·m·v²
→Comparer la puissance d'outils thermiques et électriques
→Mobiliser pour le choix d'un équipement de chantier

01Travail et puissance

Définition

Travail d'une force constante.Pour une force constante F parallèle au déplacement d : $W = F \times d$ (en joules). Si F est perpendiculaireRéponse : perpendiculaire au déplacement, W = 0.

Définition

Puissance.P = W / t (en watts). Une puissance forte = beaucoup d'énergie par secondeRéponse : par seconde. 1 kW = 1 000 W. 1 ch (cheval-vapeur) ≈ 736 W.

Outil paysager	Puissance typique
Tondeuse électrique	1 200 – 1 800 W
Tondeuse thermique	2 000 – 4 000souvent en W. Réponse : 2 000 – 4 000 W (équivalent)
Débroussailleuse thermique	1 500 – 3 500 W
Taille-haie électrique	500 – 800 W
Tracteur compact	15 000 – 30 000 W

02Énergie cinétique et sécurité

E_{c} = \frac{1}{2} m v^{2}

Ec en joules, m en kg, v en m/s

Exemple

Une lame de tondeuse de 0,5 kg tournant à 30 m/s a une Ec = 0,5 × 0,5 × 30² = 225joules. Réponse : 225 J. C'est environ l'énergie d'un projectile dangereux — d'où l'importance des protections.

QCM

Si la vitesse v double (à m constant), l'énergie cinétique :

Saisie libre

Une débroussailleuse de 1 800 W travaille 30 min. Quelle énergie consomme-t-elle (en kWh) ?

kWh

Exercices

Exercice 1— Choix d'une tondeuse

Ouvrir

Pour un parc de 5 000 m². Tondeuse A (élec, 1,8 kW), B (thermique, 3 kW). Vitesse de tonte estimée à 10 m²/min pour A et 18 m²/min pour B. 1) Temps de travail pour 5 000 m². 2) Énergie consommée pour A et B. 3) Comparer si 1 kWh élec = 0,21 € et 1 L essence = 1,80 € (consommation B ≈ 1,2 L/h).

✓ Correction

1) Temps A = 5 000 / 10 = 500 min = 8 h 20 min. Temps B = 5 000 / 18 ≈ 278 min = 4 h 38 min. 2) E_A = 1,8 × 8,33 ≈ 15 kWh → 3,15 €. E_B ≈ 4,63 × 1,2 ≈ 5,56 L → 10 €. A est plus économique mais 2× plus long.

Exercice 2— Sécurité — lame de débroussailleuse

Ouvrir

Une débroussailleuse projette un caillou de 30 g à 25 m/s. Calculer son énergie cinétique. Conclure sur le risque.

✓ Correction

Ec = ½ · 0,03 · 25² = 9,4 J. Équivalent à un projectile dangereux. Port impératif de lunettes et gants ; périmètre de sécurité 15 m.