Exercice: Le manège en U
Le circuit en U est une attraction de fête foraine. Dans cette attraction, une voiture est libérée sans vitesse initiale depuis la position repérée par le point A.
1) Quel type d'énergie est ainsi donné à la voiture au départ ?.
2) En quel point de la piste la vitesse de la voiture est- elle maximale ? Justifier.
3) A quelle condition le point D peut-il être atteint ?
4) Si on suppose que le système est isolé, reproduire et compléter les bilans énergétiques aux points B et C:
5) La voiture et ses passagers pèse 0,8 t et passe au point A point B point C à la vitesse de 75,6 km/h. Calculer l'énergie cinétique de la voiture au point C
6) En déduire l'énergie de position au point A. Justifier.
7) Pour freiner, la voiture utilise un frein. Quelle conversion d'énergie est réalisée ?
Le circuit en U est une attraction de fête foraine. Dans cette attraction, une voiture est libérée sans vitesse initiale depuis la position repérée par le point A.
1) Quel type d'énergie est ainsi donné à la voiture au départ ?.
2) En quel point de la piste la vitesse de la voiture est- elle maximale ? Justifier.
3) A quelle condition le point D peut-il être atteint ?
4) Si on suppose que le système est isolé, reproduire et compléter les bilans énergétiques aux points B et C:
5) La voiture et ses passagers pèse 0,8 t et passe au point A point B point C à la vitesse de 75,6 km/h. Calculer l'énergie cinétique de la voiture au point C
6) En déduire l'énergie de position au point A. Justifier.
7) Pour freiner, la voiture utilise un frein. Quelle conversion d'énergie est réalisée ?
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Réponse :
Explications :
■ Energie de la voiture en haut du U = Energie de position = Ep
Ep = masse x gravité x hauteur ♥
■ en bas du U , l' Ep devient nulle puisque convertie en Ecinétique :
Ec = 0,5 x masse x vitesse² ♥
c' est en bas du U que la vitesse est maxi ! ☺
■ vitesse maxi = 75,6 km/h = 21 m/seconde .
Ec = 0,5 x 800 kg x 21² = 176400 Joule .
donc Ep = 176400 J .
d' où hauteur = 176400 / (800 x 9,8) = 22,5 mètres .
■ le freinage convertit de l' Energie cinétique en
Energie calorifique au niveau des freins
( frottement --> chaleur )
■ remarque :
on a négligé tous les frottements voiture/rail et voiture/air ! ☺