l'énergie appelée énergie cinétique (Ec) Cette énergie se Si la vitesse triple, l' énergie cinétique est Lors d'un choc frontal à 30 km/h, si le cyclomoteur est
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pour étudier le mouvement de rotation des corps; l'énergie cinétique de rotation devrait par ailleurs être prise en compte dans d'échauffement), le choc est dit élastique : l'énergie cinétique (∗4) est alors conservée VI 4 b Choc frontal
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Tout «objet» en mouvement possède de l'énergie appelée énergie cinétique (Ec) L'airbag est une protection supplémentaire en cas de choc frontal violent
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Dans un deuxième temps, ils établissent la formule de l'énergie cinétique en exploitant des vidéos de déformation d'un véhicule lors de chocs frontaux,
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Une voiture d'une masse de 1 000 kg roulant à 90 km/h effectue 25 mètres par seconde En appliquant la formule de l'énergie cinétique soit 1/2 MV 2 (ou M est
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Son énergie cinétique est : 2 1 mv(t) 2 , c'est la II) La percussion frontale M2 M1 o x m1 Calcul de l'énergie cinétique perdue dans le choc mou L'énergie
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frontale que pour la région occipitale l'énergie cinétique pour qu'il n'y ait pas fracture du crâne choc, frontal de la tête humaine contre une surface plane
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vivant comme la conséquence d'une violence mécanique dispositifs de protection destinés à absorber une part importante de l'énergie cinétique des A la suite des progrès réalisés dans la protection au choc frontal, les biomécaniciens
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C2 - Énergie cinétique et sécurité routière Dans les Ainsi, la probabilité qu'un conducteur ceinturé soit tué lors d'un choc frontal à 70 km/h est de 50
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la sécurité routière dans les disciplines au collègedeuxième niveau 3 eCe que l"élève doit retenir u
Énergie et chocs
Ce que l"élève doit retenir
uL"énergie d"un objet en mouvement de translation est proportionnelle à sa masse et au carré de sa vitesse. uLa distance de freinage est proportionnelle au carré de la vitesse du mobile. uLa vitesse excessive ou inadaptée est un facteur pré- sent dans 45 % des accidents mortels.Nous vivons dans un monde où chacun
produit, reçoit et consomme de l"énergie.L"énergie est omni-présente, sous des
formes diverses.Tout "objet" en mouvement possède de
l"énergie appelée énergie cinétique (Ec).Cette énergie se manifeste surtout lors
des échanges avec "l"extérieur".Lors d"un choc entre deux objets en mou-
vement (deux "mobiles"), il y a modifi- cation des mouvements et déformation des objets.Relation entre énergie cinétique et
masseÀ une augmentation de masse corres-
pond une augmentation proportionnelle d"énergie cinétique.Ainsi, si la masse en mouvement est
doublée, son énergie cinétique l"est aussi. Plus généralement, si la masse est multipliée par k, l"énergie cinétique est multipliée par le même facteur k.Retenons :l"énergie cinétique est pro-
portionnelle à la masse du mobile.Exemple :un véhicule de masse 800 kg
roulant à la vitesse de 36 km/h possède une énergie cinétique de 40 kJ (40 kilo- joules).Un véhicule de 1600 kg roulant à la
même vitesse possède une énergie ciné- tique de 80 kJ.Relation entre énergie cinétique et
vitesseÀ une augmentation de vitesse corres-
pond une augmentation d"énergie ciné- tique.Si la vitesse double, l"énergie cinétique
est multipliée par 4. Si la vitesse triple, l"énergie cinétique est multipliée par 9. De façon générale, si la vitesse est multi- pliée par k,l"énergie cinétique est multi- pliée par k 2Retenons :l"énergie cinétique est pro-
portionnelle au carré de la vitesse du mobile.Exemple :
Un véhicule de 1000 kg (1 t) roulant à
36 km/h soit 10 m/s possède une énergie
cinétique E 1 = 50 kJÀ 72 km/h (20 m/s) son énergie cinétique
est de 4E 1 = 200 kJ.À 108 km/h (30 m/s) son énergie ciné-
tique est de 9 E 1 = 450 kJ.Énergie cinétique et freinage
Pour immobiliser un "objet" en mouve-
ment (un mobile), il faut que son énergie cinétique disparaisse : c"est le freinage.Les plaquettes de freins, les pneus sur la
route, vont absorber cette énergie par frottement. Ceci prend du temps et nécessite une certaine distance, appelée distance de freinage.Programme
Énergie liée au mouvement.
Distance de freinage.
Choc et déformation.
Objectifs disciplinaires
Effets dus aux forces. Interaction entre
objets. Énergie liée au mouvement. Propulsion. Freinage.Objectif sécurité routièreLa vitesse est un facteur essentiel qui
définit la violence des chocs, donc qui aggrave les conséquences corporelles des accidents.La vitesse excessive ou inadaptée est
un facteur présent dans 45% des acci- dents corporels.63la sécurité routière dans les disciplines au collège
deuxième niveau3 e Pour un même mobile, si la vitesse double, la distance de freinage est multipliée par 4. Retenons :la distance de freinage est proportionnelle au carré de la vitesse du mobile.Exemple :
Si la distance de freinage est de 20 m à 50 km/h, elle sera de 80 m à 100 km/h.Énergie cinétique et choc
Quand une voiture de masse 1000 kg et un poids lourd de masse 15000 kg lancés à la même vitesse, rencontrent un obstacle, on comprend que les effets des chocs soient dif- férents : l"énergie cinétique du poids lourd est ici 15 fois supérieure à celle de la voiture. L"énergie cinétique étant proportionnelle au carré de la vitesse du mobile, celle-ci est un facteur aggravant. La violence des chocs et les conséquences corporelles des accidents en sont considérablement augmentés. Les occu- pants d"une voiture en mouvement ne sont pas immo- biles (par rapport à la route) ; par conséquent ils ont leur propre énergie cinétique. Si le mobile est stoppé brutalement (en rencontrant un obstacle) les passagers restent en mouvement jusqu"à cequ"ils rencontrent eux-mêmes un obstacle (pare-brise,volant, tableau de bord, siège...) et que leur énergie ciné-
tique soit elle-même absorbée. Selon la violence du choc, il y a risque de blessures graves voire de décès. Déformation des structures avant, port de la ceinture de sécurité, airbag permettent de limiter les conséquences (voir page 65) des accidents frontaux, à condition que la vitesse, lors de l"impact, ne soit pas excessive.Énergie cinétique et cyclomoteurLes cyclomotoristes constituent une catégorie d"usagersde la route particulièrement vulnérable.En effet, le risque d"implication dans les accidents corpo-rels est 7 fois plus élevé en cyclomoteur qu"en voiture.Pourquoi ?Le cyclomotoriste n"a ni ceinture, ni airbag, il n"a que soncasque et ses vêtements.Lors d"un choc frontal à 30 km/h, si le cyclomoteur eststoppé brutalement, le cyclomotoriste continue son mou-vement à la même vitesse (il est projeté en avant par rap-port au cyclomoteur)."Je suis assez fort pour amortir le choc moi-même... Jeme cramponne au guidon.»Faux : les muscles des bras ne peuvent guère résister àune force de plus de 250 Newtons ; or à 30 km/h contre unobstacle, c"est une force de plus de 3000 Newtons qu"ildevrait développer pour retenir un corps de masse 45 kgdans les conditions moyennes d"un choc.
Fiche élèves
Les réponses sont données en italique.
Application n
o 1 Les physiciens expriment l"énergie cinétique par la for- mule suivante (cette étude sera développée en classe de première) : avec m : masse du mobile en kilogramme (kg). V : vitesse du mobile en mètre par seconde (m/s). Ec : énergie cinétique en Joule (J).1) Calculer l"énergie cinétique d"un mobile de masse1200 kg se déplaçant à la vitesse de 108 km/h ?
108 km/h correspond à 30 m/s
2) Calculer l"énergie cinétique lorsque la vitesse est
réduite de moitié. v = 15 m/s Ec= 12 x1200 x15
2 = 135000 J= 135 kJ Ec= 12 x1200 x30
2 = 540000 J= 540 kJ108000
3600Ec =1 2 mV2 64
la sécurité routière dans les disciplines au collège deuxième niveau 3 e