Énergie cinétique

Chapitre 8
Activité préparatoire 2
THÈME
Prévention, Santé et Sécurité
Énergie cinétique
Le but de cette activité est d’une part d’étudier l’énergie cinétique développée par un véhicule en fonction de sa vitesse,
d’autre part de comparer l’énergie cinétique développée par une automobile et par un scooter.
Un corps en mouvement a une énergie cinétique.
Celle-ci est donnée par la formule :
E = 1 m.V²,
2
où :
m est la masse du corps exprimée en kg ;
V est la vitesse de ce corps exprimée en m/s ;
E est l’énergie exprimée en joules.
Le facteur m est constant : l’énergie cinétique est proportionnelle au carré de la vitesse.
2
Lorsque vous roulez en automobile ou en scooter, vous développez donc une certaine énergie cinétique. Plus cette énergie
cinétique est importante et moins vous maîtrisez votre véhicule et plus dur sera le choc en cas d’accident.
Partie A : automobile
On considère que la somme des masses du véhicule, de son conducteur et d’un passager est 1 300 kg.
1. Remplir, le tableau suivant. Vous donnerez les résultats au dixième près.
Remarque : les résultats ne sont arrondis que pour être recopiés dans le tableau. Pour les calculs, il est conseillé de garder
les résultats avec tous leurs chiffres dans la mémoire de la calculatrice.
Vitesse (km/h)
Vitesse (m/s)
Énergie (J)
Énergie (kJ)
0
40
50
80
120
130
2. Voici la représentation graphique de l’énergie cinétique en fonction de la vitesse. (Vous pouvez vérifier l’ordre de grandeur des valeurs que vous avez trouvées).
Énergie (kJ)
900
850
800
750
700
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0
20
40
60
80
100
120
Vitesse (km / h)
Automobile
Quelles sont les lignes du tableau précédent qui ont servi à construire ce graphique ?
L’énergie est-elle représentée en abscisses ou en ordonnées ? avec quelle unité ?
3. Quelle est approximativement l’énergie cinétique développée à 100 km/h ?
4. Complétez les phrases suivantes.
Avec un passager, lorsque je suis en automobile et que je roule à 40 km/h, je développe une énergie cinétique de ...........
Si je roule deux fois plus vite, c’est-à-dire à ..........., je développe une énergie cinétique de ..........., c’est-à-dire ............ fois
plus importante.
Si je roule trois fois plus vite, c’est-à-dire à ..........., je développe une énergie cinétique de ..........., c’est-à-dire ........... fois
plus importante.
Partie B : scooter
On considère que la somme des masses du scooter, de son conducteur et de son passager est 260 kg.
1. Remplir le tableau suivant (les résultats seront donnés au centième près).
Vitesse (km/h)
Vitesse (m/s)
Énergie (J)
Énergie (kJ)
0
20
40
60
80
2. Complétez les phrases suivantes.
Avec un passager, lorsque je suis en scooter et que je roule à 20 km/h, je développe une énergie cinétique de ...........
Si je roule deux fois plus vite, c’est-à-dire à ..........., je développe une énergie cinétique de ..........., c’est-à-dire ........... fois
plus importante.
Si je roule trois fois plus vite, c’est-à-dire à ..........., je développe une énergie cinétique de ..........., c’est-à-dire ........... fois
plus importante.
Partie C : comparaison des énergies cinétiques de l’automobile et du scooter
1. Complétez les phrases suivantes.
Je suis avec un passager et je roule à 80 km/h.
Si je suis en automobile, ma masse est ........... fois plus importante que si je suis en scooter, et l’énergie cinétique que je développe est ........... fois plus importante.
Cette dernière phrase est-elle vraie si au lieu de rouler à 80 km/h, je roule à 50 km/h ?
2. De façon plus générale, par quel procédé peut on passer d’un point de la courbe « automobile » à un point de la courbe
« scooter » ? Construire de cette façon la représentation graphique de l’énergie cinétique en fonction de la vitesse pour un
scooter (avec un passager).
3. En déduire l’énergie cinétique que vous développeriez en scooter (avec un passager) si vous pouviez rouler à 100 km/h.