Energie et chocs.

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 mouvement, il y a modification des mouvements et déformation des objets.

■ Relation entre  énergie cinétique et masse.

Calcule l'énergie cinétique d'une voiture de masse m = 800 kg roulant à la vitesse de 36 km/h.

a) 36 km/h= m/s
b) Ec=
J
c) soit Ec=
kJ  R5

Calcule l'énergie cinétique d'une voiture de masse m=1600 kg roulant à la même vitesse.

d) Ec=
J
e) soit Ec=
kJ  R5

.

.

.

.

Conclusion : A une augmentation de masse correspond une augmentation proportionnelle d’énergie cinétique.

(ASSR) ► Si la masse en mouvement est doublée, son énergie cinétique l’est aussi. 


■ Relation entre énergie cinétique et vitesse.


Calcule l'énergie cinétique d'une voiture de 1t roulant à :

 - 36 km/h.
f) 1t=
kg
g) Ec=
kj R5

- 72 km/h
h) Ec= kJ R5

-108 km/h
i) 
Ec= kJ R5

.
.
.
.
.

Conclusion : A une augmentation de vitesse correspond une augmentation non proportionnelle d’énergie cinétique.

(ASSR) 

Si la vitesse double, l’énergie cinétique est multipliée par 4.
► Si la vitesse triple, l’énergie cinétique est multipliée par 9.


Energie cinétique et choc

Quand une voiture de masse 1.000 kg et un poids lourd de masse 15.000 kg lancés à la même vitesse, rencontrent un obstacle, on comprend que les effets des chocs soient différents : 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 occupants d’une voiture en mouvement ne sont pas immobiles (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 ce qu’ils rencontrent eux-mêmes un obstacle (pare-brise, volant, tableau de bord, siège, …) et que leur énergie cinétique 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 (voir annexe), airbag, permettent de limiter les conséquences des accidents frontaux, à condition que la vitesse, lors de l’impact, ne soit pas excessive.



Énergie cinétique et motocycles



Les motocyclistes constituent une catégorie d’usagers de la route particulièrement vulnérable.

En effet, le risque d’implication dans les accidents corporels est de 7 fois plus élevé en moto qu’en voiture. Pourquoi ?

Le motocycliste n’a ni ceinture, ni airbag, il n’a que son casque et ses vêtements. Lors d’un choc frontal à 30 km/h, si le motocycle est stoppé brutalement, le motocycliste continue son mouvement à la même vitesse (il est projeté en avant par rapport au motocycle).

«Je suis assez fort pour amortir le choc moi-même … je me cramponne au guidon».

Faux : les muscles des bras ne peuvent guère résister à une force de plus de 250 Newtons; or à 30 km/h contre un obstacle, c’est une force de plus de 3.000 Newtons qu’il devrait développer pour retenir un corps de masse de 45 kg dans les conditions moyennes d’un choc.


Annexes : Quelques non-vérités sur la ceinture

« Lors d’un accident, je me cramponne au volant ou alors je m’agrippe à la poignée latérale »

Faux !
Lors d’une collision à une vitesse de 50 km/h, un passager d’un poids de 70 kg est projeté en avant avec une force de plus de 2 t.
Impossible de résister par la force musculaire de ses bras.
Une ceinture de sécurité est conçu pour résister à une force de 2,5 à 3 t.

« Si je conduis à faible vitesse, je n’ai pas besoin de mettre la ceinture de sécurité »

Faux !
Sans ceinture, les blessures peuvent être mortelles lors d’une collision à une vitesse de 30 km/h.
Pour l’occupant muni de ceinture de sécurité, un choc n’est pratiquement jamais mortel aux vitesses pratiquées en ville

« Si je ne fais qu’un court trajet, la ceinture ne sert à rien »

Faux !
Les statistiques montrent que une grand majorité des accidents se produisent par temps sec, sur trajet connu et dans un périmètre de 15 km du domicile ou du lieu de travail.
Donc sur un court trajet – dans un « environnement familier ».

« La ceinture est dangereuse. Elle peut se bloquer et en cas d’accident, je n’arrive pas à me libérer »

Faux !
En cas d’accident, la ceinture est la seule chance de rester conscient et de pouvoir quitter le véhicule. Sans ceinture, vous risquez d’être éjecté du véhicule ce qui est mortel dans la plupart des cas.

« Ma voiture est équipée d’airbags. Je n’ai pas besoin de mettre la ceinture. »

Faux !
L’airbag est une protection supplémentaire en cas de choc frontal violent. Il empêche le contact de la tête avec le volant ou le tableau de bord.
Son action ne peut être efficace qu’en combinaison avec la ceinture de sécurité. Un airbag utilisé seul – sans la ceinture – peut même provoquer des blessures graves.

« Si je porte la ceinture ou non – c’est à moi de décider"

Faux !
C’est aussi bien une question de civisme.
En cas d’accident, c’est la collectivité qui doit intervenir et prendre à charge les secours, frais d’hospitalisation, de rééducation etc.
Comment peut-on mettre en péril sa vie pour un sentiment illusoire de liberté ?
Par le fait que le passager arrière ne porte pas la ceinture, il existe même un risque accru de lésions corporelles dues à l’entrechoc avec le passager avant.


Source :  http://www.msr.lu/mmp/online/website/content/fiches_pedagogiques/physique/104/23_FR.html