Troisième 2015-2016
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Troisième 2015-2016

L'énergie mécanique et l'énergie cinétique

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 :

Ec=12×m×v2

Ec=12×100×102=5 000 J

Energie cinétique

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

Ec=12×m×v2

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 Em est donnée par la loi :

Em=Ec+Ep

Ec désigne l'énergie cinétique, Ep 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 tr 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 dr est la distance parcourue pendant le temps de réaction tr.

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 df 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 da correspond à la distance parcourue entre la réaction du conducteur et l'arrêt total de la voiture.

da=dr+df

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