Les sources et formes d'énergie en CM2 : leçon, exercices et évaluation

L’énergie, qu’est-ce que c’est ?

Le but de cette leçon tient en une phrase : pour chaque situation, savoir dire d’où vient l’énergie (la source) et sous quelle forme elle agit (la forme). L’énergie permet de produire un effet : chauffer, éclairer, faire bouger, faire fonctionner un appareil ou produire un son. Sans énergie, une lampe ne brille pas, un vélo ne roule pas et une casserole ne chauffe pas. Tu ne vois pas toujours l’énergie elle-même, mais tu peux observer ses effets. Par exemple, quand tu pédales, tes jambes mettent les roues en mouvement. Quand tu allumes une lampe, elle produit de la lumière. Quand tu poses une casserole sur une plaque chaude, l’eau se réchauffe. L’énergie est donc indispensable dans la vie quotidienne. Les êtres humains, les animaux, les plantes, les machines et les objets techniques utilisent ou produisent des effets liés à l’énergie. Pour bien comprendre cette notion, distingue toujours deux idées : la source d’énergie, qui fournit l’énergie, et la forme d’énergie, qui indique comment elle agit ou comment elle se manifeste.

Deux mots à ne pas confondre

Des sources d’énergie autour de toi

Les principales formes d’énergie

L’énergie électrique permet de faire fonctionner de nombreux appareils : lampe, réfrigérateur, ordinateur ou moteur électrique. Elle circule notamment dans les fils électriques ou dans certains objets alimentés par une pile. L’énergie thermique est liée à la chaleur : elle réchauffe une pièce, fait bouillir l’eau ou sèche le linge. L’énergie lumineuse est produite par le Soleil, une lampe, une bougie ou un écran. L’énergie mécanique est liée au mouvement ou à la position d’un objet. Un vélo qui roule, une balle qui tombe et le vent qui fait tourner les pales d’une éolienne mettent en jeu de l’énergie mécanique. L’énergie chimique est stockée dans certaines matières, comme les aliments, le bois, les piles, l’essence ou le gaz. Enfin, l’énergie sonore est liée aux sons : un haut-parleur, une cloche ou un instrument de musique peuvent en produire. Un même objet peut faire apparaître plusieurs formes d’énergie à la fois. Une lampe allumée produit surtout de la lumière, mais elle devient aussi un peu chaude.

Repère les indices

• Si un objet éclaire, cherche l’énergie lumineuse.
• Si un objet chauffe ou si une matière se réchauffe, repère l’énergie thermique.
• Si un objet se déplace, tourne, tombe ou vibre, pense à l’énergie mécanique.
• Si un appareil fonctionne grâce à une prise, un fil ou une pile, l’énergie électrique intervient souvent.
• Si l’énergie est contenue dans un aliment, un carburant, du bois ou une pile avant son utilisation, elle est chimique.
• Si tu entends un bruit, un instrument ou une voix amplifiée, l’énergie sonore est présente.

Une énergie peut se transformer

L’énergie ne reste pas forcément sous la même forme. Elle peut se transformer au cours du fonctionnement d’un objet. Observe une lampe de poche : la pile contient de l’énergie chimique. Lorsque tu fermes le circuit, cette énergie devient de l’énergie électrique dans les éléments de la lampe. Puis l’ampoule ou la diode produit de l’énergie lumineuse et aussi de l’énergie thermique. Tu peux représenter cette suite avec des flèches : pile → énergie chimique → énergie électrique → lumière et chaleur. Les flèches se lisent dans le sens de la transformation. Dans une éolienne, le vent possède de l’énergie mécanique car l’air est en mouvement. Il fait tourner les pales, puis la machine produit de l’énergie électrique. Cette électricité peut ensuite alimenter une lampe qui produit de la lumière. Une même chaîne peut donc comporter plusieurs transformations. Cherche toujours ce qui entre dans l’objet, ce que l’objet fait, puis ce qui sort : mouvement, lumière, chaleur ou son.

Exemple : le grille-pain

Énergies renouvelables et énergies non renouvelables

Certaines sources d’énergie se renouvellent naturellement à l’échelle de la vie humaine : on les appelle des sources renouvelables. Le Soleil, le vent et l’eau en mouvement en sont des exemples. Le bois peut aussi être considéré comme une source renouvelable si les forêts sont gérées avec soin et que les arbres ont le temps de repousser. D’autres sources sont appelées non renouvelables : le pétrole, le gaz naturel, le charbon et l’uranium. Elles sont présentes dans le sous-sol, mais elles se sont formées sur des durées très longues. Elles ne se reconstituent donc pas rapidement à l’échelle humaine. Attention : renouvelable ne veut pas dire que l’on peut gaspiller. Fabriquer, installer et utiliser des équipements demande des matières et de l’énergie. Le geste le plus simple consiste à éviter les dépenses inutiles : éteindre une lumière quand elle ne sert plus, ne pas laisser un appareil fonctionner sans raison et limiter le chauffage excessif.

Méthode pour répondre à une question sur l’énergie

• Lis la situation et nomme précisément l’objet ou le phénomène observé.
• Demande-toi quelle source fournit l’énergie : Soleil, vent, eau, aliment, pile, bois, carburant ou prise électrique.
• Observe l’effet obtenu : lumière, chaleur, mouvement, son ou fonctionnement d’un appareil.
• Nomme la ou les formes d’énergie concernées.
• Si l’objet change l’énergie, relie les étapes avec des flèches.
• Rédige une phrase complète, par exemple : « Le ventilateur reçoit de l’énergie électrique et la transforme en énergie mécanique, car ses pales tournent. »

La prise électrique : source ou forme ?

Dans la vie quotidienne, tu peux dire qu’une prise fournit l’électricité à un appareil. Pour classer avec précision, retiens que l’électricité est une forme d’énergie. Elle est produite auparavant à partir d’une source d’énergie : le vent dans une éolienne, l’eau en mouvement dans un barrage, le Soleil avec des panneaux solaires, ou d’autres sources dans une centrale. Ainsi, la prise ne crée pas l’énergie : elle permet à l’énergie électrique d’arriver jusqu’à l’appareil. De la même façon, la pile est la source : c’est l’objet qui fournit l’énergie à l’appareil. Mais si l’on te demande la forme de cette énergie avant qu’elle n’alimente le circuit, la réponse est « chimique », et non « électrique ». Cette distinction t’aide à éviter une erreur fréquente : ne réponds pas seulement « l’électricité » si l’on te demande une source d’énergie. Vérifie toujours le mot important dans la question : demande-t-on d’où vient l’énergie ou demande-t-on sous quelle forme elle agit ?

Attention aux réponses trop rapides

Prépare-toi à expliquer comme un scientifique

Pour réussir, utilise le vocabulaire exact : source, forme, transformation, énergie renouvelable, énergie non renouvelable, énergie électrique, thermique, lumineuse, mécanique, chimique et sonore. Tu n’as pas besoin de réciter une longue liste. Appuie-toi sur ce que tu observes. Si une voiture avance, il y a du mouvement : l’énergie mécanique est visible. Si son moteur utilise de l’essence, la source utilisée vient du pétrole et l’essence contient de l’énergie chimique. Si une sonnette fonctionne avec une pile, la pile fournit de l’énergie électrique à partir de l’énergie chimique qu’elle contient, puis la sonnette produit un son. Nova te conseille de dessiner des flèches dans ta tête : elles montrent le chemin de l’énergie. Cette habitude sera très utile pour ton entrée en 6e. Si tu ne retiens qu’une seule chose de cette leçon, retiens ceci : identifie toujours d’abord la source, puis la ou les formes d’énergie qu’elle prend.