Exemples d'énergie cinétique

La énergie cinétique C'est ce qu'un corps acquiert du fait de son mouvement et se définit comme la quantité de travail nécessaire pour accélérer un corps au repos et d'une masse donnée à une vitesse donnée. Par exemple: un homme sur une planche à roulettes, une balle lancée, un chariot de montagnes russes.

Cette énergie est acquise par un accélération, après quoi l'objet le gardera identique jusqu'à ce que la vitesse varie (accélérer ou ralentir) de qui, pour s'arrêter, nécessitera un travail négatif de même amplitude que son énergie cinétique accumulé. Ainsi, plus le temps pendant lequel la force initiale agit sur le mobile est long, plus la vitesse atteinte est importante et plus l'énergie cinétique obtenue est importante.

Différence entre l'énergie cinétique et l'énergie potentielle

L'énergie cinétique, ainsi que la énergie potentielle, additionner au total des énergie mécanique (ET_m = E_c + E_p). Ces deux formes d'énergie mécanique, cinétique et potentielle, se distinguent en ce que cette dernière est la quantité d'énergie associée à la position qu'occupe un objet au repos et peut être de trois types :

Formule de calcul de l'énergie cinétique

L'énergie cinétique est représentée par le symbole E_c (parfois aussi E_– ou E₊ ou encore T ou K) et sa formule de calcul classique est ET_c = ½. m. v² où m représente la masse (en Kg) et v représente la vitesse (en m/s). L'unité de mesure de l'énergie cinétique est le Joules (J): 1 J = 1 kg. m²/ s².

Etant donné un repère cartésien, la formule de calcul de l'énergie cinétique aura la forme suivante: ET_c= ½. m (ẋ² +² +²)

Ces formulations varient en mécanique relativiste et en mécanique quantique.

Exercices d'énergie cinétique

1. Une voiture de 860 kg roule à 50 km/h. Quelle sera son énergie cinétique ?

Nous transformons d'abord les 50 km/h en m/s = 13,9 m/s et appliquons la formule de calcul :

ET_c = ½. 860kg. (13,9 m/s)² = 83 000 J.

1. Une pierre d'une masse de 1500 Kg dévale une pente en accumulant une énergie cinétique de 675000 J. Quelle est la vitesse de déplacement de la pierre ?

Puisque Ec = ½. m .v² nous avons 675000 J = ½. 1500 Kg.V²,
et lors de la résolution de l'inconnu, nous devons v² = 675000 J. 2/1500 Kg. 1, d'où v² = 1350000 J / 1500 Kg = 900 m / s,
et enfin: v = 30 m/s après résolution de la racine carrée de 900.

Exemples d'énergie cinétique

1. Un homme sur une planche à roulettes. Un skateur sur le béton U éprouve à la fois de l'énergie potentielle (lorsqu'il est arrêté à son extrêmes pendant un instant) et l'énergie cinétique (lorsque le mouvement descendant est repris et vers le haut). Un skateur avec une plus grande masse corporelle acquerra une plus grande énergie cinétique, mais aussi celui dont le skateboard lui permet d'aller à des vitesses plus élevées.
2. Un vase en porcelaine qui tombe. Comme la gravité agit sur le vase en porcelaine accidentellement trébuché, l'énergie la cinétique s'accumule dans votre corps lorsque vous descendez et est libérée lorsqu'elle se brise contre le sol. Le travail initial produit par le trébuchement accélère le corps rompant son état d'équilibre et le reste est fait par la gravité de la Terre.
3. Une balle lancée. En mettant notre force sur une balle au repos, on l'accélère suffisamment pour qu'elle parcoure la distance entre nous et un camarade de jeu, lui donnant ainsi une énergie cinétique qu'en l'arrêtant, notre collègue doit alors contrecarrer par un travail d'ampleur égale ou supérieure et ainsi arrêter le mouvement. Si la balle est plus grosse, il faudra plus de travail pour l'arrêter que si elle est petite.
4. Une pierre à flanc de colline. Supposons que nous poussions une pierre sur une colline. Le travail que nous faisons en la poussant doit être supérieur à l'énergie potentielle de la pierre et à l'attraction de gravité sur sa masse, sinon nous ne pourrons pas la faire monter ou, pire encore, elle nous écrasera. Si, comme Sisyphe, la pierre descend la pente opposée à l'autre côté, elle libérera son énergie potentielle en énergie cinétique lors de sa chute. Cette énergie cinétique va dépendre de la masse de la pierre et de la vitesse qu'elle acquiert dans sa chute.
5. Un chariot de montagnes russes Il acquiert de l'énergie cinétique en tombant et augmente sa vitesse. Quelques instants avant de commencer sa descente, le chariot aura une énergie potentielle et non cinétique; mais une fois le mouvement amorcé, toute l'énergie potentielle devient cinétique et atteint son point maximum dès que la chute se termine et que la nouvelle ascension commence. Incidemment, cette énergie sera plus grande si le chariot est plein de personnes que s'il est vide (il aura une plus grande masse).

D'autres types d'énergie

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