Troisièmes collège Lamartine Hondschoote PREMIERE PARTIE: De la gravitation à l’énergie mécanique Chapitre 3 Énergie cinétique et sécurité routière Mr Malfoy Je dois savoir calculer l’énergie cinétique L’énergie cinétique se mesure en Joule Lorsque la vitesse est doublée la distance de freinage est multipliée par 4 1 E m v2 c 2 Je peux m’aider: Énergie cinétique sur le site physique collège publicité prévention routière (distance de sécurité) crash test moto disques freins disques freins 2 Preventionroutiere Moduloroute Alcool cannabis et conduite I Introduction quelle est donc l’énergie responsable d’un tel effet (doc 1) ? (vidéo) comment varie cette énergie avec la vitesse (doc 2) ? A quoi est due la différence dans le résultat de ces trois chocs (doc 3)? I Introduction (suite) pourquoi faut il respecter ses distances de sécurité (doc 4)? II) Rappels 1) Calcul de la vitesse -L’unité légale de mesure de distance (d) est le mètre (m) -L’unité légale de mesure de temps (t) est la seconde (s) -L’unité légale de mesure de la vitesse (v) est le mètre par seconde (m/s) -Pour calculer la vitesse on utilise la formule v = d/t Je cherche d je cache d et je lis d=vxt d = vxt Je cherche v je cache v et je lis v=d/t Je cherche t je cache t et je lis t=d/v 2) Conversion pour convertir une vitesse, il faut : L’unité légale n’est pas toujours la plus pratique, -diviser par effectuer 3,6 pour passer des km/h aux m/s il faut alors des conversions. -multiplier par 3,6 pour passer des m/s aux km/h 1km 1000 m 1 km/h 1h 3600 s Diviser par 3,6 km/h m/s multiplier par 3,6 1000 1m 1000 3 ,6 3600 3600 s m/s III) Energie cinétique d’un solide en translation 1) le solide en translation un solide est un objet indéformable. Il est en translation lorsque tous ses segments se déplacent parallèlement à eux mêmes avec la même vitesse et au même instant. Exemples : un train, une voiture, une nacelle de manège, etc… 2) De quoi dépend l’énergie cinétique ? a) Étude qualitative on peut estimer l’énergie cinétique en observant le recul d’un obstacle soumis à un choc (doc5) . h Obstacle mobile Règle graduée on lâche le solide d’une hauteur quelconque et on mesure le recul de l’obstacle mobile. v Influence de la vitesse : Plus le solide tombe de haut, plus il arrive en bas avec une vitesse élevée (conversion d’énergie de position en énergie cinétique) plus l’obstacle recule. v Influence de la masse du solide : Plus le solide a une masse importante plus l’obstacle mobile recule. L’énergie cinétique d’un solide dépend de sa masse et de sa vitesse En « langage mathématique » : Ec = f(m,v) L’énergie cinétique (Ec) se mesure en Joule b) Étude quantitative Effectue l’activité sur le site physique collège en prenant un scooter de 90 kg, un conducteur de 70 kg et pas de passager puis complète le tableau ci-dessous. m (kg) 160 160 160 160 V (m/s) 2,5 5 7,5 10 V2 (m2/s2) 6,25 25 56,25 4420 Ec (J) 540 2010 100 8120 vOn trace Ec en fonction de la vitesse soit: Ec=f(v) Ec (en J) La courbe passe par l’origine 1000 O Vitesse (en m/s) Mais les points ne sont pas alignés! 1 Les deux grandeurs ne sont pas proportionnelles Ec (en J) vOn trace Ec en fonction de (v2) Les points sont alignés La courbe passe par l’origine 1000 Vitesse 2 (en m2/s2) O 10 Les deux grandeurs sont proportionnelles donc Ec = a V2 calcule le coefficient directeur de cette droite (a=Ec/v2) en exprimant Ec en joules : a = 8000/100 = 80 (90+70)/2 = 80 Donc a = m/2 et on peut écrire Ec = ½ m x v2 Calcule la valeur de m/2 : L’Energie cinétique Ec dépend de m et v et s’exprime en Joule. Ec = ½ m x v2 Avec : - Ec en Joule (J) - m en kilogramme (kg) - v en mètre par seconde (m/s) IV) Énergie cinétique et sécurité routière 1) que devient l’énergie cinétique en cas d’arrêt du véhicule ? a) arrêt par freinage observe les plaquettes de freins pendant le freinage sur les deux vidéos proposées et propose une explication : disques freins disques freins 2 lorsqu’un véhicule freine, l’énergie cinétique perdue est convertie en énergie thermique (en chaleur) au niveau des freins b) arrêt par collision observe les résultats de crash test et propose une explication : crash test moto lorsqu’un véhicule s’immobilise au cours d’un accident, l’énergie cinétique est converie en énergie de déformation (de l’obstacle, du véhicule et des passagers !!) 2) de quels facteurs dépend la distance de freinage ? activité p 192 du manuel ou TP3C03 Pour vous aider :moduloroute 3) préparation à l’ASSR activités p 196 et 197