L’énergie cinétique d’un objet en mouvement

L’énergie cinétique est l’énergie d’un objet en mouvement. Elle se note Ec et s’exprime en joules (J).

Pour qu’un véhicule s’arrête, il faut qu’il transforme entièrement cette énergie en un autre type d’énergie : tant qu’un véhicule possède de l’énergie cinétique, il est en mouvement.

Comment peut-on diminuer l’énergie cinétique d’un objet en mouvement ?

  • En augmentant son altitude : si un vélo monte une pente sans qu’on pédale, il s’arrêtera très vite. L’énergie cinétique est alors transformée en énergie de position (plus on se trouve en hauteur par rapport au niveau de la mer, plus l’énergie de position est grande. On reviendra sur cette notion plus tard)
l’énergie cinétique du vélo se transforme en énergie de position : plus le vélo monte, plus il ralentit
  • en freinant : l’énergie cinétique est alors transformée en énergie thermique → les freins chauffent (et les pneus, la route…)
Lors d’un freinage brutal, on voit les traces de pneus sur la route car ils ont chauffé et un peu fondu.
  • en rencontrant un obstacle : l’énergie cinétique est alors transformée en énergie de déformation → l’énergie est absorbée par le véhicule et l’obstacle qui vont se déformer (se casser, se plier…)

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De quoi dépend cette énergie ? Entre deux objets, lequel aura l’énergie cinétique la plus grande ?

Étude de l’énergie cinétique en fonction de la masse.

En comparant les valeurs correspondant aux points A, B, C et D, on observe que l’énergie augmente lorsque la masse augmente, pour une même vitesse.
De plus, on constate aussi que lorsque la masse double, l’énergie cinétique double aussi : elle est de 50 kJ pour une masse de 250 kg et de 100 kJ pour 500 kJ.

L’énergie cinétique est proportionnelle à la masse de l’objet

Étude de l’énergie cinétique en fonction de la vitesse.

Si on compare les valeurs correspondant aux points A, B et C, on constate que l’énergie cinétique augmente lorsque la vitesse augmente.
Cependant, les courbes des graphiques de l’énergie cinétique en fonction de la vitesse ne sont pas des droites passant par zéro donc l’énergie cinétique n’est pas proportionnelle à la vitesse.

On constate que
– lorsque la vitesse double, l’énergie cinétique est multipliée par 4 (=carré de 2).
– lorsque la vitesse triple, l’énergie cinétique est multipliée par 9 (= carré de 3).

L’énergie cinétique est proportionnelle au carré de la vitesse.

Comment calculer l’énergie cinétique d’un objet, connaissant sa masse et sa vitesse.

On peut calculer l’énergie cinétique d’un objet à l’aide de la relation suivante, sachant que Ec représente l’énergie cinétique en joules, m représente la masse en kilogramme et v la vitesse en mètres par seconde.

Attention aux unités quand on utilise cette relation !

Rappel : cliquer ici pour réviser
pour convertir une vitesse de km/h en m/s, il faut diviser par 3,6.
exemple : v = 50 km/h = 50 : 3,6 = 13,9 m/s

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