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  4. Cours : L'énergie mécanique et l'énergie cinétique

L'énergie mécanique et l'énergie cinétique Cours

Sommaire

IL'énergie cinétiqueADéfinition de l'énergie cinétiqueBLe calcul de l'énergie cinétique1Les influences sur l'énergie cinétique2La relation entre l'énergie cinétique, la masse et la vitesseIIEnergie de positionIIIL'énergie mécaniqueAConservation de l'énergie mécaniqueBDéfinition de l'énergie mécaniqueCLe calcul de l'énergie mécaniqueIVVitesse et sécurité routièreADistance de réactionBDistance de freinageCDistance d'arrêt
I

L'énergie cinétique

A

Définition de l'énergie cinétique

Energie cinétique

L'énergie cinétique est l'énergie d'un corps de masse donnée lorsqu'il se déplace, c'est-à-dire lorsque sa vitesse est non nulle.

Lorsqu'une balle tombe, elle possède une énergie due à sa vitesse et à sa masse. C'est l'énergie cinétique.

B

Le calcul de l'énergie cinétique

1

Les influences sur l'énergie cinétique

L'énergie cinétique dépend de la masse de l'objet et de la vitesse de celui-ci.

Deux balles lancées à la même vitesse n'ont pas le même impact si elles n'ont pas la même masse. Donc elles ne possèdent pas la même énergie.
Deux balles de même masse lancées à une vitesse différente n'ont pas le même impact. Elles ne possèdent pas la même énergie.

2

La relation entre l'énergie cinétique, la masse et la vitesse

  • L'énergie cinétique s'exprime en Joule (J).
  • La masse de l'objet s'exprime en kilogramme (kg).
  • La vitesse de l'objet s'exprime en mètre par seconde (m/s)

L'énergie d'un scooter de masse m = 100 kg avec une vitesse de 10 m/s a une énergie égale à :

E_c = \dfrac{1}{2}\times m \times v^{2}

E_c= \dfrac{1}{2} \times 100 \times 10^{2} = 5\ 000 J

Energie cinétique

L'énergie cinétique E_c d'un corps de masse m , se déplaçant à la vitesse v est donnée par la loi :

E_c = \dfrac{1}{2} \times m \times v^2

II

Energie de position

Energie de position

L'énergie de position Ep (ou énergie potentielle de pesanteur) est l'énergie d'un corps à une position donnée par rapport à la surface de la Terre, due à l'action gravitationnelle exercée par la Terre.

Une balle immobile en hauteur est attirée par la Terre. Elle possède une énergie de position Ep.

L'énergie de position est proportionnelle à l'altitude de cet objet par rapport au sol.

Plus un objet est haut, plus il ira potentiellement vite en tombant, donc plus il aura d'énergie de position.

III

L'énergie mécanique

A

Conservation de l'énergie mécanique

Au cours d'une chute d'un objet l'énergie mécanique se conserve : l'énergie de position diminue (l'objet baisse en altitude) mais l'énergie cinétique augmente (la vitesse de l'objet augmente).

B

Définition de l'énergie mécanique

Energie mécanique

L'énergie mécanique d'un corps est l'énergie totale de ce corps, provenant de son mouvement à une vitesse donnée et de sa position dans le champ gravitationnel de la Terre.

C

Le calcul de l'énergie mécanique

Energie mécanique

L'énergie mécanique E_m est donnée par la loi :

E_m = E_c + E_p

E_c désigne l'énergie cinétique, E_p désigne l'énergie potentielle de pesanteur.

L'énergie mécanique s'exprime donc en Joule (J).

IV

Vitesse et sécurité routière

A

Distance de réaction

Le temps de réaction t_r est en général d'une seconde, c'est le temps nécessaire pour voir l'obstacle sur la route. Il dépend des réflexes et de l'attention du conducteur. Il augmente sous l'emprise de certains médicaments, de drogues et d'alcool.

Distance de réaction

La distance de réaction d_r est la distance parcourue pendant le temps de réaction t_r .

B

Distance de freinage

La distance de freinage dépend de l'état de la voiture (notamment des freins), de l'état de la chaussée (notamment de la pluie, de la neige ou du verglas) et, surtout, de la vitesse de la voiture.

Distance de freinage

La distance de freinage d_f est la distance parcourue entre le début du freinage et l'arrêt total de la voiture.

C

Distance d'arrêt

Distance d'arrêt

La distance d'arrêt d_a correspond à la distance parcourue entre la réaction du conducteur et l'arrêt total de la voiture.

d_a = d_r + d_f

Voir aussi
  • Quiz : L'énergie mécanique et l'énergie cinétique
  • Méthode : Calculer une énergie cinétique
  • Exercice : Calculer une énergie cinétique
  • Exercice : Calculer une énergie potentielle
  • Exercice : Calculer une énergie mécanique
  • Exercice : Décrire les transformations de l'énergie lors d'un phénomène physique
  • Exercice : Décrire l'évolution de l'énergie lors d'une chute d'un corps
  • Exercice : Calculer une distance de réaction
  • Exercice : Calculer une distance de freinage
  • Exercice : Calculer une distance d'arrêt
  • Problème : Calculer les caractéristiques d'un véhicule en mouvement qui freine
  • Problème : Calculer l'énergie mécanique d'un skieur
  • Problème : L'énergie cinétique d'une moto et les dangers de la route
  • Problème : Calculer une énergie mécanique
  • Problème : Comparer l'énergie cinétique d'une voiture et d'un camion
  • Problème : Calculer l'énergie mécanique d'un train

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