1ère S1
MPC
Énergies
Bienvenue dans la partie entièrement dédiée aux énergies!!!!
Ici nous étudierons les énergies utilisées par le train lors de son périple intergalactique.
Accrochez bien vos ceintures.
Introduction
(Avant toute chose, nous choisissons de nous placer dans le référentiel terrestre.)
La notion d'énergie est une notion très floue et difficilement définissable. Elle est l'objet de nombreuses confusions.
L'énergie est un concept physique relativement jeune; c'est Young qui proposa le mot énergie en 1807 ( energeia du grec, "quelque chose en action")
Elle existe sous une multitude de formes.
En Physique mécanique, on distingue deux types d’énergie:
-L'énergie Potentielle (Ep)
-L'énergie Cinétique (Ec)
Ces 2 énergies constituent l'énergie Mécanique (Em), c'est à dire, l'ensemble de l'énergie du wagon.
On a donc l'égalité suivante:
Em=Ec+Ep
Enfin par "là" nous entendons bien sûr le point culminant de son parcours, avant la première descente.
Là
Admirez en passant les lignes spectaculaires de la bête.
L’ Énergie Potentielle
L'énergie potentielle est l'énergie liée à l'altitude. Elle résulte de l'attraction gravitationnelle. En effet, dans le référentiel terrestre, un solide de masse m est attiré vers le sol par son poids de valeur
P=m.g P le poids en N
m la masse en kg
g l'intensité gravitationnelle en un lieu donné en N.kg⁻¹
Ainsi l’énergie potentielle d’un objet est l’énergie qu’il possède du fait de son altitude.
Donc, l’énergie potentielle d’un solide est égale au produit du poids par la hauteur :
Ep=P.h soit Ep=m.g.h h l'altitude en m
Ainsi donc l'énergie potentielle d'un objet est maximale lorsque celui ci est au repos.
De plus cette énergie est croissante lorsque l'altitude augmente.
Donc notre train a son énergie potentielle maximum lorsque celui se trouve...
Application à l'attraction Space-Mountain:
Pour le train de Space-Mountain c'est un peu différent étant donné qu'il a acquis une vitesse initiale avec la catapulte.
Nous pouvons néanmoins calculer son énergie potentielle a son point culminant (avec une vitesse nulle).
Nous considérons donc le train que voici:
Au sommet de la rampe de lancement sans voyageur.
La masse du train à vide est de 7 tonnes environ.
L'altitude du train est de 33m
L'intensité de pesanteur est, elle, de 9,81 N.kg⁻¹
D'après la formule citée précédemment,on a donc:
Ep =m.g.h (unités citées précédemment)
=7,0.10³ x 9,81 x 33
= 2 226 110 J
Ep =2,2.10⁶ J
En comparaison avec ce chiffre assez conséquant,
A la même altitude :
un homme (65kg) a 1,6.10⁴ J d'énergie potentielle,
une pomme (150g) en a 38 J
une pièce de monnaie (1g) en a 2,5.10⁻¹
Remarque:
Un solide d'une altitude nulle, c'est a dire un objet posé par terre, a une énergie potentielle nulle aussi (le produit du poids par la hauteur s'annulant). En effet si on lâche un objet alors qu'il est au sol ,bah...
il ne se passe pas grand chose. L'objet ne se met pas en mouvement.
Ce mouvement, c'est l'énergie cinétique...
