📏 Énergie et puissance : l'échelle des ordres de grandeur
Un humain au repos, c'est une ampoule de 100 W ; un réacteur nucléaire, treize millions d'ampoules ! Pour comparer des choses aussi différentes, on range tout sur une échelle où chaque cran multiplie par 10. Choisis une puissance, une durée, et regarde la réglette des durées pointer l'énergie. Puis teste ton flair au quiz des ordres de grandeur.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Les deux échelles sont logarithmiques : d'une graduation à la suivante, on multiplie par 10. On peut ainsi placer sur le même dessin une LED de 20 mW et la lumière du Soleil reçue par la Terre (1017 W).
- E = P × Δt : sur une échelle logarithmique, multiplier par Δt revient à se décaler de log(Δt) décades. La flèche violette, c'est la durée : 1 heure vaut un décalage de 3,56 décades (3 600 s).
- Sous l'axe des joules, les graduations vertes en Wh, kWh, MWh… sont décalées de 3,56 décades : 1 Wh = 3 600 J et 1 kWh = 3,6 × 106 J. Convertir, c'est lire l'autre graduation.
- Une bouilloire qui chauffe une heure consomme autant d'énergie que trois tablettes de chocolat ; un plein d'essence vaut des dizaines de milliers de recharges de smartphone.
- Dans le quiz, une réponse est jugée bonne si elle tombe à moins d'un facteur 10 de la vraie valeur : c'est ça, avoir le bon ordre de grandeur.
Expériences à faire
- Combien de temps une bouilloire de 2 kW met-elle à consommer 1 kWh ?
- Combien de temps un réacteur de 1 300 MW met-il à produire l'énergie d'un plein d'essence ?
- Combien d'heures un humain au repos (100 W) met-il à dépenser l'énergie d'une tablette de chocolat ?
- Quelle énergie la France consomme-t-elle en électricité en un an, en joules et en térawattheures ?
- Au quiz, sauras-tu deviner la puissance d'un TGV ou l'énergie d'une pile AA ?
La physique derrière l'animation
- Énergie et puissance : E = P × Δt, avec E en joules (J), P en watts (W) et Δt en secondes (s). La puissance est l'énergie transférée par seconde : 1 W = 1 J/s.
- Avec P en kW et Δt en heures, on obtient E en kWh : 1 kWh = 1 000 W × 3 600 s = 3,6 × 106 J ; 1 Wh = 3 600 J.
- Autres unités d'énergie : 1 kcal = 4 184 J (aliments) ; 1 tep (tonne équivalent pétrole) = 4,19 × 1010 J ; 1 eV = 1,60 × 10−19 J (atomes).
- Ordre de grandeur : on écrit la valeur a × 10n avec 1 ≤ a < 10 ; l'ordre de grandeur est 10n si a < 5 et 10n+1 sinon.
- Préfixes : m (10−3), k (103), M (106), G (109), T (1012), P (1015), E (1018). Sur une échelle logarithmique, log(P × Δt) = log P + log Δt.
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