L`énergie cinétique - Afrique Espoir Bénin

Chapitre III
L’énergie cinétique
I] Qu’est-ce que l’énergie cinétique ?
• Activité 1 p 44
1) Un corps possède de l’énergie cinétique s’il est en mouvement.
2) L’énergie cinétique d’un véhicule dépend de sa masse : plus la masse est
élevée, plus l’énergie cinétique du véhicule est importante.
L’énergie cinétique est même proportionnelle à la masse du véhicule car la
représentation graphique de l’énergie cinétique en fonction de la masse est une
droite passant par l’origine.
3) Pour un véhicule donné, plus la vitesse augmente, plus l’énergie cinétique
augmente mais plus rapidement. Il n’y a pas proportionnalité entre les deux
grandeurs.
4)
Si v = 50 km/h
×2
Ec = 100 kJ
Si v = 100 km/h Ec = 400 kJ
×4 = ×22
L’énergie cinétique est proportionnelle à la masse et au carré de la vitesse.
5) L’énergie cinétique d’un objet en mouvement est donnée par la relation :
Ec = 0,5 × m × v2
en Joule ( J )
en mètre par
seconde ( m/s )
en kilogramme ( kg )
Ec : énergie cinétique de l’objet en mouvement
m : masse de l’objet en mouvement
v : vitesse de l’objet en mouvement
Conversion utile :
× 3,6
v ( m/s )
v ( km/h )
÷ 3,6
II] Conversion de l’énergie cinétique
• Activité 2 p 45
1) Lors du freinage, les freins rougissent et chauffent : leur température
augmente.
2) Au moment du choc de la voiture sur l’obstacle, celle-ci se déforme et les
portes se détachent. Plus la vitesse de la voiture est élevée, plus sa déformation
est importante.
3) La voiture possède de l’énergie cinétique si elle est en mouvement.
4) Au niveau des freins, l’énergie cinétique diminue car la vitesse diminue et
l’énergie thermique augmente car les freins chauffent.
Plus la vitesse du véhicule est élevée, plus l’énergie thermique qui apparaît lors
du freinage est grande.
Energie
Cinétique
Freinage
Energie
Thermique
6) Au moment du choc, l’énergie cinétique initiale du véhicule est transformée en
énergie de déformation et en énergie thermique.
Energie
Energies
Choc
Cinétique
thermique et de déformation
Lors d’un freinage, l’énergie cinétique d’un objet en mouvement se transforme en
énergie thermique.
Lors d’un choc, l’énergie cinétique d’un objet en mouvement se transforme en
énergies thermique et de déformation.
La vitesse est dangereuse : lors d’un choc, non seulement le véhicule se déforme
mais les effets sur l’organisme peuvent être mortels.
III] Distance d’arrêt d’un véhicule
• Activité 3 p 46-47
1) Les deux phases d’arrêt d’un véhicule sont la phase de réaction et la phase de
freinage.
- La phase de réaction a lieu entre le moment où l’observateur voit le danger et
l’instant où il commence à freiner.
- La phase de freinage a lieu entre le moment où le conducteur freine et l’instant
où le véhicule s’arrête complètement.
Distance de réaction Dr
Distance de freinage Df
Distance d’arrêt Da
Da = Dr + Df
2) Pendant la phase de réaction, le conducteur voit le danger, analyse la
situation, prend une décision et commence à actionner les freins. Pendant cette
phase, la vitesse du véhicule ne varie pas.
En principe, cette phase dure en moyenne 1 seconde.
3) Pendant la phase de freinage, les freins agissent. La vitesse du véhicule
diminue jusqu’à son arrêt complet.
4) Le conducteur étant dans un état normal, son temps de réaction tr est égal à
une seconde, tr = 1s.
Dans le tableau B, nous lisons Dr = 12,5 m pour tr = 1s à 45 km/h
La distance Dr parcourue pendant le temps de réaction tr se calcule ainsi :
en mètre ( m )
Dr = v × tr
en seconde ( s ) ( m
)
en mètre par
seconde ( m/s )
Calcul :
tr = 1s
v = 45 km/h = 12,5 m/s
5) Dr = v × tr
avec v = 90 km/h = 25 m/s
d’où Dr = 25 m/s × 2s = 50 m
Dr = v × tr = 12,5 m/s × 1s = 12,5 m
et t r = 2s
Le conducteur n’est pas dans son état normal car son temps de réaction a doublé.
Le temps de réaction tr d’une personne peut être augmenté en cas de :
-
prise d’alcool
fatigue
prise de drogue
prise de médicament
inattention, déconcentration
utilisation du portable
La distance de réaction Dr va augmenter avec les 7 facteurs ci-dessus et avec la
vitesse v du véhicule avant le freinage.
6) La distance de freinage Df n’est pas proportionnelle à la vitesse v car la
représentation graphique de Df en fonction de v n’est pas une droite passant par
l’origine.
×2
Si v = 60 km/h
Df = 20 m
Si v = 120 km/h
Df = 90 m
≈ ×4 = ×22
Si la vitesse v d’un véhicule double,
la distance de freinage Df est multipliée par 4 !
8) Df
route sèche
( 130 km/h ) = 104 m
Df route humide ( 130 km/h ) = 182 m
≈ ×2
Par temps humide, la distance de freinage Df est pratiquement
le double de celle parcourue sur route sèche !
7) Les facteurs augmentant la distance de freinage sont :
- la vitesse
- l’état de la route ( humide ou sèche )
- un mauvais entretien de la voiture ( freins, pneus, amortisseurs )
- l’absence d’ABS
Par temps humide, il faut diminuer sa vitesse et
laisser davantage de distance avec le véhicule qui nous précède.
IV] Exercices
Ex.4, 5, 8, 21 et 23 p 51-55