L'énergie cinétique et ses applications - Physique Chimie - 3ème

L'énergie cinétique et ses applications - Physique Chimie - 3ème

Voici un nouveau cours de Physique mis gratuitement à votre disposition par digiSchool Brevet. Il porte sur l'énergie cinétique et ses applications.

Dans cette fiche de physique, vous touverez d'abord les objectifs que vous remplirez à la fin de ce cours. Puis vous entrerez dans le vif du sujet en apprenant ce qu'est l'énergie cinétique. Vous verrez ensuite des applications de l'énergie cinétique à la sécrutié routière.

Téléchargez ci-dessous cette leçon de physique de troisième sur l'énergie cinétique et ses applications.

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Présentation

Prérequis : définition de l’énergie, de la vitesse et ses unités, définition de la masse d’un objet.

Cette fiche permet de définir l’énergie cinétique et son unité, de comprendre que l’énergie cinétique d’un objet en translation augmente avec la vitesse et la masse de l’objet et de connaître les énergies associées à l’énergie cinétique.

Applications possibles au brevet : la sécurité routière : vitesse de freinage, justification des règles de la sécurité routière.

 

Objectifs 

 

  • Savoir que l’énergie cinétique d’un solide en translation augmente avec la masse et la vitesse
  • Savoir la relation de l’énergie cinétique et son unité
  • Connaître les énergies liées à l’énergie cinétique

 

 

Qu’est-ce que l’énergie cinétique ?

L’énergie cinétique est l’énergie que possède un objet en mouvement.

Considérons un objet A de masse m, que l’on lâche d’une hauteur h, acquiert une vitesse v, qui devient de plus en plus grande lors de la chute. Cet objet A possède alors une énergie de mouvement qui est appelée énergie cinétique. Elle se note : Ec et se calcule grâce à la relation suivante :

formule énergie cinétique

Avec Ec l'énergie cinétique en joule (J), m la masse de l'objet en kilogramme (kg), et v la vitesse en mètre par senconde (m/s).

L’énergie cinétique Ec d’un objet en mouvement est proportionnelle à la masse  de cet objet mais n’est pas proportionnelle à sa vitesse ; elle augmente beaucoup plus rapidement que la vitesse.

Cette relation s’interprète de la façon suivante :

Si la masse m est multipliée par deux, l’énergie cinétique Ec est aussi multipliée par deux.

Si la vitesse v est multipliée par deux, l’énergie cinétique Ec est cette fois ci multipliée par quatre.

Application Numérique :

m = masse de l'objet = 2,0 kg

v = vitesse de l'objet = 15 m/S

Donc :

application numérique énergie cinétique

Si la masse  m est multipliée par deux :

énergie cinétique avec masse x 2

L’énergie cinétique Ec est aussi multipliée par deux.

Si la vitesse v est multipliée par deux :

énergie cinétique avec vitesse x 2

L’énergie cinétique Ec est multipliée par quatre.

 

L’énergie cinétique et ses applications à la sécurité routière

Influence de la vitesse sur la distance de freinage

Pour éviter un obstacle, un véhicule freine. La distance d’arrêt, notée da, est la distance nécessaire à l’automobiliste pour s’arrêter. Cette distance est égale à la somme de la distance de réaction et la distance de freinage.

La distance de freinage correspond à la distance parcourue entre le moment où l’automobiliste commence à freiner et l’arrêt total du véhicule, nous la noterons df.

La distance de réaction, notée dr, correspond à la distance parcourue par l’automobiliste entre le moment où il voit l’obstacle et le moment où il appuie sur le frein. Cette distance dépend des réflexes de l’automobiliste et elle est en générale égale à 1 à 2 secondes pour un automobiliste dans un état normal.

On calcule donc la distance d’arrêt da de la façon suivante :

da = dr + df

calcul distance

Comme l’énergie cinétique Ec est proportionnelle au carré de la vitesse, la distance de freinage (seule distance en lien avec la vitesse) augmente avec la vitesse du véhicule.

Quand la vitesse est multipliée par deux, la distance de freinage est multipliée par quatre. De même quand la vitesse est multipliée par trois, la distance de freinage est multipliée par neuf.

Justification des règles sur la limitation de vitesse

En ville, les obstacles sont plus nombreux que sur l’autoroute, c’est pourquoi il existe des limitations de vitesse différentes en fonction des routes sur lesquelles les automobilistes circulent, mais également en fonction des conditions météorologiques.

tableau vitesse

Ces limitations de vitesse sont définies de manière à ce que les automobilistes puissent s’arrêter à temps en cas d’obstacle.

Fin de l'extrait

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Les avis sur ce document

ShyShySha
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20/20

Super cool! Parfait pour mes révisions? Merci Digischool!!

par - le 04/02/2018

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