Énergie Cinétique d’une Voiture en Mouvement

Énergie Cinétique d’une Voiture en Mouvement

Comprendre l’Énergie Cinétique d’une Voiture en Mouvement

Une voiture de course participe à un événement scolaire. Pendant une course d’essai, la voiture accélère jusqu’à atteindre une vitesse constante sur une piste droite.

L’objectif de cet exercice est de calculer l’énergie cinétique de la voiture à cette vitesse pour comprendre l’impact de la masse et de la vitesse sur l’énergie cinétique.

Données:

  • Masse de la voiture: \( m = 500 \, \text{kg} \)
  • Vitesse de la voiture: \( v = 20 \, \text{m/s} \)

Questions:

1. Calculer l’énergie cinétique de la voiture lorsque sa vitesse est de 20 m/s.

2. Supposons que la vitesse de la voiture double, quelle serait la nouvelle énergie cinétique ? Expliquer comment et pourquoi elle change.

3. Si une deuxième voiture identique à la première mais avec une masse de 1000 kg atteint la même vitesse de 20 m/s, quelle serait son énergie cinétique ? Comparer avec l’énergie cinétique de la première voiture.

Correction : Énergie Cinétique d’une Voiture en Mouvement

1. Calcul de l’énergie cinétique de la voiture

Pour calculer l’énergie cinétique (\(E_c\)) de la voiture, nous utilisons la formule :

\[ E_c = \frac{1}{2} m v^2 \]

où \(m\) est la masse de la voiture et \(v\) sa vitesse.

Substitution des valeurs :

  • \(m = 500\) kg (masse de la voiture)
  • \(v = 20\) m/s (vitesse de la voiture)

\[ E_c = \frac{1}{2} \times 500 \, \text{kg} \times (20 \, \text{m/s})^2 \] \[ E_c = \frac{1}{2} \times 500 \times 400 \] \[ E_c = \frac{1}{2} \times 200000 \] \[ E_c = 100000 \, \text{Joules} \]

La voiture a donc une énergie cinétique de 100,000 Joules lorsque sa vitesse est de 20 m/s.

2. Doublement de la vitesse

Si la vitesse de la voiture double, elle passe à \(v = 40\) m/s. Utilisons la même formule pour calculer la nouvelle énergie cinétique.

Substitution des valeurs :

  • \(m = 500\) kg
  • \(v = 40\) m/s

\[ E_c = \frac{1}{2} \times 500 \, \text{kg} \times (40 \, \text{m/s})^2 \] \[ E_c = \frac{1}{2} \times 500 \times 1600 \] \[ E_c = \frac{1}{2} \times 800000 \] \[ E_c = 400000 \, \text{Joules} \]

La nouvelle énergie cinétique est de 400,000 Joules. L’énergie cinétique quadruple lorsque la vitesse double. Ceci illustre que l’énergie cinétique est proportionnelle au carré de la vitesse.

3. Voiture avec masse doublée

Si une deuxième voiture, ayant une masse de \(m = 1000\) kg, atteint la même vitesse de 20 m/s, calculons son énergie cinétique.

Substitution des valeurs :

  • \(m = 1000\) kg
  • \(v = 20\) m/s

\[ E_c = \frac{1}{2} \times 1000 \, \text{kg} \times (20 \, \text{m/s})^2 \] \[ E_c = \frac{1}{2} \times 1000 \times 400 \] \[ E_c = \frac{1}{2} \times 400000 \] \[ E_c = 200000 \, \text{Joules} \]

La voiture avec une masse doublée à une vitesse de 20 m/s a une énergie cinétique de 200,000 Joules, soit le double de celle de la première voiture à la même vitesse. Cela montre que l’énergie cinétique est proportionnelle à la masse.

Énergie Cinétique d’une Voiture en Mouvement

D’autres exercices de physique 4 ème:

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Circuit en Série et Circuit en Parallèle

Circuit en Série et Circuit en Parallèle Comprendre le Circuit en Série et Circuit en Parallèle Vous avez un circuit qui contient une batterie de 9 volts et trois résistances. La première résistance (R1) a une valeur de 2 ohms, la deuxième (R2) de 3 ohms, et la...

Calcul de Résistance et de Tension

Calcul de Résistance et de Tension Comprendre le Calcul de Résistance et de Tension Un circuit électrique est composé d'une pile de 12 V et de deux résistances en série, \( R_1 = 100 \, \Omega \) et \( R_2 = 200 \, \Omega \). On vous demande de : 1. Calculer la...

Calcul de Vitesse et de Travail en Rafting

Calcul de Vitesse et de Travail en Rafting Comprendre le Calcul de Vitesse et de Travail en Rafting Une famille planifie une journée de rafting sur une rivière. Le parcours de rafting a une longueur de 3 km et le courant de la rivière a une vitesse moyenne de 2 m/s....

Mesure de la vitesse du son dans l’air

Mesure de la vitesse du son dans l'air Comprendre la Mesure de la vitesse du son dans l'air Durant un cours de physique, un groupe d'élèves décide de mesurer la vitesse du son dans l'air. Pour ce faire, ils utilisent une méthode simple mais efficace : un des élèves...

Calcul de la force nette et de l’accélération

Calcul de la force nette et de l'accélération Comprendre le Calcul de la force nette et de l'accélération tu es un ingénieur aérospatial en formation et tu es en charge de calculer la force nécessaire pour lancer une nouvelle fusée miniature destinée à des expériences...

Le Mouvement Uniformément Accéléré

Le Mouvement Uniformément Accéléré Comprendre Le Mouvement Uniformément Accéléré Léa est une jeune scientifique passionnée par les fusées. Pour son anniversaire, elle reçoit une petite fusée expérimentale qu'elle décide de lancer dans un parc. La fusée est équipée...

Calcul de Puissance et Efficacité

Calcul de Puissance et Efficacité Comprendre le Calcul de Puissance et Efficacité Lors d'une journée d'activités sportives, une éolienne de petite taille est utilisée pour générer de l'électricité pour les besoins locaux. Elle convertit l'énergie mécanique du vent en...

Courant et Puissance dans un Circuit

Courant et Puissance dans un Circuit Comprendre le Courant et Puissance dans un Circuit Dans une salle de classe, un enseignant souhaite démontrer comment les interrupteurs contrôlent le flux d'électricité dans un circuit. Pour cela, il utilise un circuit simple...

Mesurer la Réfraction à la Surface de l’Eau

Mesurer la Réfraction à la Surface de l'Eau Comprend comment Mesurer la Réfraction à la Surface de l'Eau Julie et son frère Thomas passent leurs vacances près d'un lac. Un après-midi ensoleillé, ils décident de faire une expérience avec un laser pour observer le...

Vitesse de la Lumière et Temps de Propagation

Vitesse de la Lumière et Temps de Propagation Comprendre la Vitesse de la Lumière et Temps de Propagation La vitesse de la lumière dans le vide est d'environ \(3,00 \times 10^8\) m/s. Lorsque la lumière traverse différents milieux, sa vitesse change en fonction de...