En toute sécurité …


Dans l’activité précédente, nous avons découvert que l’énergie d’un véhicule en mouvement dépend de sa masse et de sa vitesse. Aujourd’hui, nous allons étudier plus précisément cette énergie et tenter d’en mesurer les effets.

4.1 :  Quelques informations sur l’énergie cinétique (Ec):

a) Rapport entre énergie cinétique, masse et vitesse :

On a déjà vu qu’un objet en mouvement possède une énergie cinétique.

Cette énergie cinétique varie en fonction :

  • De la masse de l’objet : plus l’objet en mouvement a une masse importante, plus l’énergie cinétique est importante.
  • De la vitesse de l’objet : plus l’objet en mouvement a une vitesse importante, plus l’énergie cinétique est importante.

b) Formulation de l’énergie cinétique :

Energie cinétiqueLa relation mathématique reliant l’énergie cinétique, la masse et la vitesse d’un objet est la suivante :

Avec :
Ec en J
m en kg
v en m/s

 

c) Evolution de l’énergie cinétique :

En appliquant cette formule on s’aperçoit que si la vitesse est multipliée par 2, l’énergie cinétique est multipliée par 4 !!

graphiquevitesseenergie

A vous de jouer …

Calculer l’énergie cinétique des deux véhicules suivants :

  1. Un scooter, de masse 100 kg, roule à 25 m/s
  2. Une voiture, de masse 1,2 tonne, roule à 90 km/h
Solutions ... à utiliser intelligement !

4.2 : Comparer une chute et un choc

Une activité à rédiger …

Situation 1 : Un mannequin de 50 kg se trouve au 7° étage d’un immeuble, à une altitude de 20m au-dessus du sol. Le mannequin est lâché dans le vide. Lors de sa chute, son énergie de position est convertie en énergie cinétique. Quand il arrive au sol, il possède une énergie cinétique de 10 000 J. Il perd brutalement cette énergie lorsqu’il heurte le sol et se retrouve fracassé.

Situation 2 : Un mannequin de 50 kg se trouve sur le siège arrière d’un véhicule test qui roule
à 72 km/h, soit 20 m/s.
Lorsque le véhicule est brusquement arrêté par l’obstacle, le mannequin (sans ceinture de sécurité) est projeté vers l’avant. Cette énergie qu’il perd brutalement le disloque.

 

Questions :

  1. Calculer l’énergie cinétique du mannequin de la situation 2.
  2. D’après les premiers documents, pourquoi peut-on dire que le choc sur un obstacle d’un véhicule roulant à 72 km/h est équivalent, pour un passager sans ceinture, à une chute du 7° étage d’un immeuble ?
  3. Un mannequin de 50 kg, sans ceinture de sécurité se trouve dans un véhicule roulant à 50 km/h, vitesse autorisée en ville.
    1. Calcule son énergie cinétique
    2. En utilisant le document ci-contre, indique de quelle hauteur il faut laisser tomber ce mannequin pour qu’il arrive au sol avec la même énergie cinétique.
    3. Sachant qu’un étage d’immeuble à une hauteur moyenne de 2,7m, détermine la hauteur de la chute en nombre d’étage.

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Ce forum contient 15 sujets et 60 réponses et a été mis à jour par  Praszezinski Benjamin il y a 5 mois et 3 semaines.

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