Aur�lie 21/11/08
 

 

Energie m�canique

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Comment �volue l'�nergie d'un objet qui tombe sur Terre ?

Dans le cas d'unegoutte d'eau :

Au d�but, la goutte d'eau est � une hauteur importante : elle poss�de une �nergie de position.

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

L'�nergie ne dispara�t pas, elle se transforme : elle se convertit en une autre forme d'�nergie.

La goutte acquiert de la vitesse : la vitesse �tant li�e � l'�nergie cin�tique, la goutte acquiert de l'�nergie cin�tique.

Plus l'�nergie de position diminue , plus l'�nergie cin�tique augmente.

Lorsque la goutte d'eau arrive au sol, elle poss�de une grande vitesse donc une grande �nergie cin�tique. Par contre, son altitude �tant nulle elle n'a plus d'�nergie de position.

Au cours de la chute l'�nergie de position s'est transform�e en �nergie cin�tique.

La somme de l'�nergie cin�tique et de l'�nergie de position est �gale � l'�nergie m�canique.

L'�nergie cin�tique se note Ec.

L'�nergie de position se note Ep.

L'�nergie m�canique se note Em.

Toutes ces �nergies s'expriment en Joule (J)

Em = Ec + Ep.


Un objet poss�de :

- une �nergie de position au voisinage de la Terre ;

il est n�cessaire de choisir une position de r�f�rence pour laquelle l'�nergie de position est nulle.

Par exemple le sol peut �tre choisi comme origine des altitudes.

- une �nergie de mouvement appel�e �nergie cin�tique

La somme de ses �nergies de position et cin�tique constitue son �nergie m�canique.

Conversion d’�nergie 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 �nergie poss�de la balle au moment du lancer ?

On choisit l'altitude de d�part comme origine des altitudes : l'�nergie de position de la balle est nulle.

La balle poss�de une vitesse initiale, donc de l'�nergie cin�tique

Ec = �mv02 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 ( mont�e puis descente) ?

Mont�e : l'�nergie cin�tique initiale est convertie en �nergie de position

Descente : l'�nergie de position diminue : elle est convertie en �nergie cin�tique.

Que peut-on dire de la valeur de l'�nergie m�canique de la balle au cours de son mouvement ?

Si les frottements sur les couches d'air peuvent �tre n�glig�s, l'�nergie m�canique de la balle reste constante. 





 

Web

www.chimix.com


�nergie cin�tique et s�curit� routi�re.

de quels param�tres l’�nergie cin�tique d�pend-elle ?

La relation donnant l’�nergie cin�tique d’un solide en translation est Ec = � m.v2.

L’�nergie cin�tique se mesure en joules (J).

L'�nergie cin�tique est proportionnelle :

- � la masse ( kg)

- au carr� 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 v�hicule est de 90 km/h et la route devient horizontale.

Comment varie l'�nergie 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 �nergie de position diminue.

Calculer son �nergie cin�tique au bas de la pente.

Ec = � 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 aper�oit un chien sur la route et freine pour l'�viter.

Quelle distance franchira t-il avant d'actionner le frein, sachant que le temps de r�action est de 1s, sa vitesse �tant 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 s�che ?

Sur route s�che, en roulant � 45 km/h, la distance de freinage est voisine de 14 m.

Si l'on double la vitesse du v�hicule, la distance de freinage est multipli�e par 4 ; si on la triple, elle est multipli�e par 9.

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

Quelle est sa distance d'arr�t ?

56 +25 = 81 m.






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