Aurélie 21/11/08
 

 

Energie mécanique

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Comment évolue l'énergie d'un objet qui tombe sur Terre ?

Dans le cas d'unegoutte d'eau :

Au début, la goutte d'eau est à une hauteur importante : elle possède une énergie de position.

Au cours de sa chute, l'altitude diminue : son énergie de position diminue.

L'énergie ne disparaît pas, elle se transforme : elle se convertit en une autre forme d'énergie.

La goutte acquiert de la vitesse : la vitesse étant liée à l'énergie cinétique, la goutte acquiert de l'énergie cinétique.

Plus l'énergie de position diminue , plus l'énergie cinétique augmente.

Lorsque la goutte d'eau arrive au sol, elle possède une grande vitesse donc une grande énergie cinétique. Par contre, son altitude étant nulle elle n'a plus d'énergie de position.

Au cours de la chute l'énergie de position s'est transformée en énergie cinétique.

La somme de l'énergie cinétique et de l'énergie de position est égale à l'énergie mécanique.

L'énergie cinétique se note Ec.

L'énergie de position se note Ep.

L'énergie mécanique se note Em.

Toutes ces énergies s'expriment en Joule (J)

Em = Ec + Ep.


Un objet possède :

- une énergie de position au voisinage de la Terre ;

il est nécessaire de choisir une position de référence pour laquelle l'énergie de position est nulle.

Par exemple le sol peut être choisi comme origine des altitudes.

- une énergie de mouvement appelée énergie cinétique

La somme de ses énergies de position et cinétique constitue son énergie mécanique.

Conversion d’énergie au cours d’une chute.

Un joueur de tennis, renvoie une balle de masse m =15 g vers le haut. La balle a une vitesse v0= 50 m/s au moment du lancer.

Quelle énergie possède la balle au moment du lancer ?

On choisit l'altitude de départ comme origine des altitudes : l'énergie de position de la balle est nulle.

La balle possède une vitesse initiale, donc de l'énergie cinétique

Ec = ½mv02 avec m = 0,015 kg et v0= 50 m/s.

Ec = 0,5*0,015*502 = 18,7 J.

Quelles conversions ont lieu au cours des 2 phases du mouvement de la balle ( montée puis descente) ?

Montée : l'énergie cinétique initiale est convertie en énergie de position

Descente : l'énergie de position diminue : elle est convertie en énergie cinétique.

Que peut-on dire de la valeur de l'énergie mécanique de la balle au cours de son mouvement ?

Si les frottements sur les couches d'air peuvent être négligés, l'énergie mécanique de la balle reste constante. 





 

Web

www.chimix.com


Énergie cinétique et sécurité routière.

de quels paramètres l’énergie cinétique dépend-elle ?

La relation donnant l’énergie cinétique d’un solide en translation est Ec = ½ m.v2.

L’énergie cinétique se mesure en joules (J).

L'énergie cinétique est proportionnelle :

- à la masse ( kg)

- au carré de la vitesse ( m/s)


 

Une voiture de masse m= 1000 kg emprunte une portion de route descendante. Au bas de la pente, la vitesse du véhicule est de 90 km/h et la route devient horizontale.

Comment varie l'énergie de position de la voiture lors de la descente.

L'origine des altitudes est choisie en bas de la descente.

L'altitude de la voiture diminue au cours de la descente : son énergie de position diminue.

Calculer son énergie cinétique au bas de la pente.

Ec = ½ m.v2 avec v = 90/3,6 = 25 m/s et m = 1000 kg

Ec = 0,5*1000*252 = 3,1 105 J.

Le conducteur aperçoit un chien sur la route et freine pour l'éviter.

Quelle distance franchira t-il avant d'actionner le frein, sachant que le temps de réaction est de 1s, sa vitesse étant de 90 km/h ?

v = 25 m/s ; en 1 s la voiture parcourt 25 m.

Quelle distance franchira t-il durant le freinage si la route est sèche ?

Sur route sèche, en roulant à 45 km/h, la distance de freinage est voisine de 14 m.

Si l'on double la vitesse du véhicule, la distance de freinage est multipliée par 4 ; si on la triple, elle est multipliée par 9.

La distance de freinage est donc voisine de 4*14 = 56 m ( vitesse 2 *45 km/h)

Quelle est sa distance d'arrêt ?

56 +25 = 81 m.






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