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Nous sommes sans le savoir en contact quotidien avec le phénomène de l’énergie cinétique. En effet, il n’y a pas ce jour où nous ne nous mouvons pas, de même pour les objets que nous déplaçons d’un endroit T vers un autre. Tout au long de cet article, nous vous emmènerons à découvrir davantage ce que c’est que l’énergie cinétique et les méthodes pour la calculer.
Énergie cinétique : qu’est-ce que c’est ?
L’énergie cinétique est l’une des composantes de l’énergie mécanique, l’autre étant l’énergie potentielle (ou de position). En effet, lorsqu’un corps entre en mouvement, il acquiert une énergie que nous appellerons énergie cinétique. Cette énergie peut apparaître dans plusieurs circonstances : si ce n’est pas lors d’une vibration, c’est assurément lors d’une rotation ou d’une translation (c’est-à-dire lors du déplacement d’un objet d’un point à un autre). Avec la masse et la vitesse, le calcul de l’énergie cinétique d’un objet devient plus facile étant donné que les frottements sont négligeables.
Comprendre la formule de l’énergie cinétique
Pour calculer l’énergie cinétique, on utilise la formule suivante : EC = 0,5 x mv2. Dans cette formule :
- EC, c’est-à-dire Énergie cinétique, est en joules (J), l’unité internationale de l’énergie cinétique ;
- (m) est la masse, c’est-à-dire la quantité de matière qu’elle renferme (en kg) ;
- (v) est la vitesse de l’objet en m/s.
Comment déterminer la masse d’un objet ?
Maintenant que nous comprenons mieux la formule de l’énergie cinétique, nous allons ensemble essayer d’apprendre comment il faut déterminer la masse d’un objet. Naturellement, vous allez avoir besoin d’une balance de masse. Assurez-vous que celle-ci soit tarée, c’est-à-dire remise à zéro. Ensuite, posez-y délicatement votre objet et relevez sa masse. Mais attention, cette dernière doit être notée en kilogrammes, car pour obtenir des joules, il faut nécessairement que la masse soit en kilogrammes.
Qu’en est-il de la vitesse de l’objet ?
Dans la plupart des exercices, la vitesse est donnée, mais lorsque ce n’est pas le cas, procédez de la façon suivante pour déterminer cette vitesse : utilisez la formule V = d/t. (d) est le déplacement, autrement dit, la distance parcourue par l’objet, et (t) le temps mis pour effectuer ledit déplacement.
Le calcul de l’énergie cinétique
Après avoir déterminé la masse et la vitesse de votre objet, il ne vous reste qu’à passer au calcul de l’énergie cinétique proprement dit. Pour y arriver, il vous suffit de poser la formule EC = 0,5 x mv2 et de remplacer la masse et la vitesse par leurs valeurs chiffrées. Supposons que nous voulons calculer l’énergie cinétique d’un homme de 54 kg courant à 3,87 m/s. Pour le calcul, nous aurons :
- EC = 0,5 x mv2 ;
- EC= 0,5 x 54 x (3,87)2 ;
- EC = 0,5 x 54 x 14,97 ;
- EC= 404,19 J.
Est-il possible d’utiliser l’énergie cinétique pour trouver la masse ou la vitesse ?
La réponse à cette interrogation est l’affirmatif. En effet, pour un exercice qui demande par exemple de calculer la vitesse d’un objet ayant une masse de 55 kg et une énergie cinétique de 600 J, on aura :
- EC = 0,5 x mv2 ;
- 600 J = 0,5 x 55 x v2 .
De même, on peut vous demander de déterminer la masse d’un objet ayant une énergie cinétique de 200 J et une vitesse de 6 m/s. Dans ce cas, vous posez :
- EC= 0,5 x mv2 ;
- 200 J = 0,5 x m x 62.
Une fois les opérations ainsi posées, il ne vous reste qu’à tirer vos inconnues (c’est-à-dire la vitesse et la masse) et de faire votre calcule. N’oubliez surtout pas que la vitesse est en m/s et la masse en kg.
