Chapitre 5 – Vitesse et accélération | Première Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Mécanique | ⏱ 50 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, 15:00
Karim est technicien de maintenance dans l'entreprise ThermoConfort, spécialisée dans l'entretien de chaufferies collectives à Grenoble. Lors d'une visite de maintenance préventive, il surveille le démarrage d'un circulateur (pompe de circulation) qui met en mouvement le fluide caloporteur dans le circuit de chauffage.
Vitesse du fluide dans la canalisation, mesurée toutes les 2 secondes pendant 20 s après mise en marche.
| t (s) | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| v (m/s) | 0 | 0,15 | 0,30 | 0,45 | 0,60 | 0,75 | 0,75 | 0,75 | 0,75 | 0,75 | 0,75 |
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (vitesse v = d/Δt), §2 (accélération a = Δv/Δt) et §3 (mouvement uniforme et uniformément accéléré) de la leçon Ch05.
a) Identifier les 2 grandeurs physiques mesurées par Karim.
b) Préciser l'unité de chacune.
a) Les 2 grandeurs sont : le temps t et la vitesse v du fluide dans la canalisation.
b) Temps en secondes (s), vitesse en mètres par seconde (m/s).
En observant le tableau, identifier 2 phases distinctes. Pour chacune, préciser :
Phase 1 : t = 0 à 10 s. La vitesse augmente régulièrement de 0 à 0,75 m/s. C'est la phase d'accélération (démarrage).
Phase 2 : t = 10 à 20 s. La vitesse reste constante à 0,75 m/s. C'est la phase de régime permanent.
Tracer le graphique v(t) sur un repère.
Indications :
Le graphique obtenu comporte :
La courbe forme un profil en « rampe puis plateau ».
À partir du graphique :
a) Quelle est la forme de la courbe pendant la phase 1 ? Type de mouvement ?
b) Quelle est la forme de la courbe pendant la phase 2 ? Type de mouvement ?
a) Phase 1 : la courbe v(t) est une droite croissante. La vitesse augmente régulièrement → mouvement rectiligne uniformément accéléré (MRUA).
b) Phase 2 : la courbe v(t) est une droite horizontale. La vitesse ne change pas → mouvement rectiligne uniforme (MRU).
Calculer l'accélération du fluide pendant le démarrage (t = 0 à 10 s) avec a = (vf − vi) / (tf − ti).
Données : vi = 0 m/s, vf = 0,75 m/s, ti = 0 s, tf = 10 s.
a = (0,75 − 0) / (10 − 0) = 0,75 / 10 = 0,075 m/s².
Chaque seconde, la vitesse augmente de 0,075 m/s.
Vérifier ce résultat en calculant l'accélération entre t = 2 s et t = 6 s.
Entre t = 2 s et t = 6 s : vi = 0,15 m/s, vf = 0,45 m/s, Δt = 4 s.
a = (0,45 − 0,15) / 4 = 0,30 / 4 = 0,075 m/s².
On retrouve la même valeur ✓. L'accélération est constante pendant toute la phase de démarrage → confirmation du MRUA.
Quelle est la valeur de l'accélération pendant la phase 2 (t = 10 à 20 s) ? Justifier.
Phase 2 : v est constante (0,75 m/s à chaque instant).
a = Δv / Δt = (0,75 − 0,75) / (20 − 10) = 0 / 10 = 0 m/s².
L'accélération est nulle. Logique : dans un mouvement uniforme, la vitesse ne change pas → a = 0.
a) Vérifier que la vitesse de régime (0,75 m/s) est dans la plage recommandée par le fabricant.
b) Vérifier la cohérence des unités : montrer que (m/s) / s donne bien des m/s².
a) Plage recommandée : 0,5 à 1,0 m/s. La vitesse mesurée 0,75 m/s vérifie 0,5 ≤ 0,75 ≤ 1,0 → conforme ✓.
b) Vérification des unités : a = Δv / Δt → [a] = (m/s) / s = m / (s × s) = m/s². Cohérent ✓.
En régime permanent, le fluide circule à 0,75 m/s dans le circuit de 120 m. Calculer la durée pour faire un tour complet du circuit.
Rappel : Δt = d / v.
Δt = 120 / 0,75 = 160 s = 2 min 40 s.
Le fluide met 2 min 40 s pour parcourir les 120 m du circuit. C'est le temps de boucle du chauffage.
Karim doit rédiger une note pour le gestionnaire de l'immeuble. Expliquer en 3-4 phrases :
Note maintenance circulateur — chaufferie résidence X
La vitesse du fluide caloporteur dans les canalisations doit être suffisante pour assurer un bon transport de chaleur vers les radiateurs. Si la vitesse est trop faible, le fluide perd trop de chaleur en chemin et les radiateurs ne chauffent pas assez. Si la vitesse est trop élevée, cela génère du bruit dans les canalisations (sifflements) et augmente la consommation électrique du circulateur.
La vitesse mesurée de 0,75 m/s est conforme aux recommandations du fabricant (0,5 à 1,0 m/s). L'installation fonctionne correctement, garantissant un chauffage efficace et silencieux pour les habitants.
Pourquoi un démarrage progressif (MRUA) du circulateur est-il préférable à un démarrage brutal ?
Un démarrage brutal (passage instantané de 0 à 0,75 m/s) provoquerait :
Solutions techniques :
Économie : un circulateur avec variateur consomme 30-50 % d'électricité en moins qu'un circulateur classique (sa vitesse s'adapte aux besoins). Norme européenne EuP 2015 : tous les circulateurs neufs doivent avoir un IEE (Indice d'Efficacité Énergétique) ≤ 0,23 → variateur quasi obligatoire.
Pour Karim : recommander à son client de moderniser les vieux circulateurs (souvent de 1990) qui consomment 80-200 W en permanence vs 20-40 W pour les modèles récents = économie ~ 100 €/an par circulateur.