Énergie cinétique et énergie potentielle | Physique-Chimie | Première spécialité
Dernière mise à jour : 16 juin 2026
Convertis en m/s : 1. \(72\) km/h ; 2. \(54\) km/h ; 3. \(30\) km/h.
On divise par \(3{,}6\). 1. \(72/3{,}6=20\) m/s. 2. \(54/3{,}6=15\) m/s. 3. \(30/3{,}6\approx 8{,}3\) m/s.
Un sprinteur de masse \(m=75\) kg court à \(v=10\) m/s. Calcule son énergie cinétique.
\(E_c=\tfrac{1}{2}\times 75\times 10^2=\tfrac{1}{2}\times 75\times 100=3750\) J \(\approx 3{,}8\) kJ.
Un plongeur de \(60\) kg se tient sur un plongeoir à \(z=10\) m au-dessus de l'eau (référence : surface de l'eau). On prend \(g=9{,}8\) N/kg.
1. Calcule \(E_{pp}\). 2. Que vaut-elle quand il est dans l'eau (\(z=0\)) ?
1. \(E_{pp}=60\times 9{,}8\times 10=5880\) J \(\approx 5{,}9\) kJ. 2. À \(z=0\) : \(E_{pp}=0\) J.
Une moto de \(200\) kg roule à \(50\) km/h.
1. Convertis la vitesse en m/s et calcule \(E_c\). 2. La moto passe à \(100\) km/h : par quel facteur \(E_c\) est-elle multipliée ? Calcule la nouvelle valeur.
1. \(v=50/3{,}6\approx 13{,}9\) m/s ; \(E_c=\tfrac{1}{2}\times 200\times 13{,}9^2\approx 1{,}9\times 10^4\) J \(\approx 19\) kJ. 2. La vitesse double → \(E_c\) ×4 : \(E_c\approx 77\) kJ. (Distance de freinage bien plus grande.)
Une luge avec son passager (\(m=90\) kg) part du sommet d'une butte à \(z=15\) m au-dessus du bas de la pente. \(g=9{,}8\) N/kg.
1. Calcule \(E_{pp}\) au sommet. 2. En bas de la pente, l'énergie potentielle s'est transformée en énergie cinétique. Si toute l'énergie devenait cinétique, calcule la vitesse atteinte (utilise \(E_c=\tfrac{1}{2}mv^2\)).
1. \(E_{pp}=90\times 9{,}8\times 15=13\,230\) J \(\approx 13{,}2\) kJ. 2. \(\tfrac{1}{2}\times 90\times v^2=13\,230\Rightarrow v^2=294\Rightarrow v\approx 17{,}1\) m/s (\(\approx 62\) km/h).
Une voiture de \(m=1200\) kg circule en ville à \(v_1=50\) km/h puis sur route à \(v_2=90\) km/h. \(g=9{,}8\) N/kg.
1. Convertis les deux vitesses en m/s. 2. Calcule l'énergie cinétique dans chaque cas. 3. Par quel facteur l'énergie cinétique a-t-elle été multipliée entre \(50\) et \(90\) km/h ? 4. Explique en une phrase le lien avec la distance de freinage.
1. \(v_1=50/3{,}6\approx 13{,}9\) m/s ; \(v_2=90/3{,}6=25\) m/s.
2. \(E_{c1}=\tfrac{1}{2}\times 1200\times 13{,}9^2\approx 1{,}16\times 10^5\) J \(\approx 116\) kJ ; \(E_{c2}=\tfrac{1}{2}\times 1200\times 25^2=375\,000\) J \(=375\) kJ.
3. \(375/116\approx 3{,}2\) : l'énergie est multipliée par environ \(3{,}2\) (cohérent avec \((90/50)^2=1{,}8^2=3{,}24\)).
4. À \(90\) km/h, il faut dissiper plus de trois fois plus d'énergie qu'à \(50\) km/h : la distance de freinage est donc beaucoup plus longue.