Énergie cinétique et énergie potentielle | Physique-Chimie | Première spécialité
Dernière mise à jour : 16 juin 2026
Un wagon de métro de masse \(m=15\,000\) kg roule à \(v=72\) km/h.
1. Convertis la vitesse en m/s. (2 pts)
2. Calcule l'énergie cinétique du wagon. (3 pts)
3. Le wagon double sa vitesse. Sans la recalculer entièrement, indique par quel facteur l'énergie cinétique est multipliée, puis donne sa nouvelle valeur. (3 pts)
1. \(v=72/3{,}6=20\) m/s.
2. \(E_c=\tfrac{1}{2}\times 15\,000\times 20^2=\tfrac{1}{2}\times 15\,000\times 400=3{,}0\times 10^6\) J \(=3{,}0\) MJ.
3. La vitesse double → \(E_c\) ×\(2^2=4\) : \(E_c=1{,}2\times 10^7\) J \(=12\) MJ.
Sur un manège, un wagon de \(m=600\) kg est hissé au sommet de la première bosse, à \(z=40\) m au-dessus du sol pris comme référence.
1. Calcule l'énergie potentielle de pesanteur au sommet. (3 pts)
2. Que vaut \(E_{pp}\) lorsque le wagon repasse au niveau du sol ? (2 pts)
3. Pendant la descente, en quoi se transforme l'énergie potentielle perdue ? (2 pts)
1. \(E_{pp}=m\,g\,z=600\times 9{,}8\times 40=235\,200\) J \(\approx 235\) kJ.
2. À \(z=0\) : \(E_{pp}=0\) J.
3. L'énergie potentielle perdue se transforme en énergie cinétique (le wagon accélère).
Un pot de fleurs de \(m=3{,}0\) kg tombe d'un balcon situé à \(z=8{,}0\) m au-dessus du trottoir (référence).
1. Calcule \(E_{pp}\) au départ. (2 pts)
2. En arrivant au sol, on suppose que toute cette énergie est devenue cinétique. Calcule la vitesse d'impact à l'aide de \(E_c=\tfrac{1}{2}mv^2\). (3 pts)
1. \(E_{pp}=3{,}0\times 9{,}8\times 8{,}0=235{,}2\) J \(\approx 235\) J.
2. \(\tfrac{1}{2}\times 3{,}0\times v^2=235{,}2\Rightarrow v^2=156{,}8\Rightarrow v\approx 12{,}5\) m/s (\(\approx 45\) km/h).