Un bloc en matière plastique de masse m=500g est lancé en A avec une vitesse initiale de 2,4m.s^-1 sur un plateau horizontal fixe. La surface du plateau paraît relativement lisse. Le bloc s'arrête en B après avoir parcouru 1,52 m selon un mouvement de translation rectiligne. On considère comme système le bloc dans le champ de pesanteur.

1. Faire l'inventaire des forces agissant sur le bloc.
2. Calculer Ec(B) + Epp(B) - ( E(A) + (Epp(A) ) en précisant le référentiel d'étude.
3. Déterminer le travail des forces de frottement du plateau sur le bloc.
4. On considère à présent le système formé du bloc et du plateau dans le champ de pesanteur.
   - Que vaut Ec(B) + Epp(B) - ( E(A) + (Epp(A) ) pour ce système ?
5. On suppose qu'il n'y a pas de transfert thermique entre ce système et l'extérieur. Monter que le principe de conservatio de l'énergie impose une augmentation de l'énergie interne U du système. Sous quelle forme se manifeste-t-elle ?
6. Dans le cas de chute libre, le travail du poids est un mode de conversion d'ènergie entre Ec et Epp. Quelle analogie peut-on faire avec le travil des forces de frottement ?

 Un calorimètre est un récipient dont les parois rendent négligeables les transferts thermiques avec l'extérieur. Il est fermé par un couvercle escamotable, qui est aussi un bon isolant thermique. Le dispositif est pourvu d'un agitateur et d'un thermomètre. A l'aide de cet appareil, nous allons déterminer expérimentalement la valeur de la capacité thermique massique du plomb c_Pb.

On place une masse m_e = 202 g d'eau tiède dans le calorimètre. La température de l'eau se stabilise à qe(A) = 46,4°C. On ajoute alors une masse m_b = 853 g de billes de plomb initialement à la température de la salle soit q b(A) = 20,3°C. On agite très lentement et on attend que la température du contenu du calorimètre se stabilise :on mesure q (B) = 43,3 °C. La capacité thermique massique de l'eau est c_e = 4,18 kJ.°C^-1.kg^-1.

La capacité thermique C des parois internes du calorimètre et des accessoires (thermomètre, agitateur) est indiqué par le constructeur : C = 61,4J.°C^-1. Les mesures de températures sont effectuées lorsque cet ensemble est en équilibre thermique avec le contenu du calorimètre. On considère comme système l'ensemble {eau + billes de plomb + parois internes et accessoires du calorimètre}. A désigne l'état du système avant que les billes de plomb soient plongées dans l'eau. B désigne son état lorsque les billes sont dans l'eau et l'équilibre thermique atteint.

1. Décrire le système dans son état A, puis dans son état B.
2. Exprimer littéralement la différence d'énergie interne U(B) - U(A) du système entre les états A et B, en fonction des données et de l'inconnue c_Pb. On exprimera séparement les différences d'énergie interne pour les différentes parties du système, à savoir le plomb, l'eau, puis les parois internes du calorimètre et ses accessoires.
3. Que peut-on dire des transferts d'énergie entre le système et l'extérieur, compte tenu des conditions expérimentales ?
4. Appliquer le principe de conservation de l'énergie et en déduire une équation permettant de déterminer c_Pb.
   - Calculer c_Pb .

Il se compose d'une partie fixe : l'étrier, solidaire des structures du véhicule, et d'une partie mobile : le disque, entraîné par la roue. L'étrier supporte les deux plaquettes qui, sous l'action d'une commande généralement hydraulique, pressent le disque, empêchant ainsi sa rotation. Les plaquettes sont toujours maintenues en léger contact ou à très courte distance (0,20 à 0,25 mm) du disque. Ce sont les plaquettes qui entrent en contact avec le disque de frein et freinent le véhicule. Leur garniture peuvent être en métal fritté (sinter) ou en organique (céramiques). Les plaquettes se distinguent en fonction de leur utilisation et de leur température de fonctionnement habituel : Plaquettes " route " entre 80° et 300° ; Plaquettes " sport " entre 150° à 450° ; Plaquettes " racing " entre 250 et 600°.

Les plaquettes ne sont réellement efficaces qu'une fois arrivé à leur température de fonctionnement. Comme il est rare d'atteindre 250°C sur route, des plaquettes " racing " seront moins efficaces que des " routes " pour une utilisation quotidienne.

1. Quelle modification d'énergie du véhicule, les freins permettent-ils de réaliser ?
   - Quel est le transfert d'énergie entre le disque et les plaquettes ?
2. Une automobile de masse M= 900 kg roule à une vitesse de 50 km.h^-1. L'automobiliste freine brusquement et s'arrête au bout de 40 m . Calculer la quantité d'énergie transférée au niveau des freins.
   - Si toute cette énergie était fournie à une masse m = 1 kg d'eau, quelle serait sa variation de température ? On rappelle que c_eau = 4180 J.kg^-1.°C^-1
3. Pourquoi les plaquettes de freins s'usent-elles ?
4. Pourquoi en sport les plaquettes de frein ont elles à supporter de plus fortes température ?