L'énergie cinétique : qu'est-ce que c'est et comment la calculer ?

Auteur : Studeo

Créer le : 9/25/2023

En physique, les problèmes liés à l'énergie cinétique sont nombreux et pour cause, la présence de mouvement implique l'énergie cinétique. Pourtant, bien que son expression soit clairement définie, son calcul peut s'avérer délicat pour beaucoup. Cet article a pour objectif de vous permettre d'aborder les calculs d'énergie cinétique sans soucis.

Qu'est ce que l'énergie cinétique ?

Tout d'abord, il est primordial de comprendre ce qu'est l'énergie cinétique

💡 Définition : L'énergie cinétique correspond à l'énergie que possède un corps en raison de son mouvement.

De ce fait, dès lors qu'un corps est en mouvement, et à condition qu'il soit de masse non nulle, il possède une énergie cinétique strictement supérieure à zéro. Le défi est alors de la calculer, ou bien d'utiliser sa valeur pour en déduire des informations sur le corps en mouvement.

Comment calculer l'énergie cinétique ?

Pour pouvoir calculer l'énergie cinétique d'un corps revenons sur la formule qui la définie :

💡 Formule : L'énergie cinétique, notée

\text{m : masse de l'objet en kg}

\text{c : vitesse de l'objet en $m.s^{-1}$}

La seule difficulté dans le calcul de l'énergie cinétique est commune à tous les calculs de physique. Contrairement aux mathématiques, où les nombres utilisées ne possèdent aucunes unités, en physique l'unité utilisée détermine la véracité du résultat. Ce calcul d'énergie cinétique permettra d'obtenir la bonne réponse, si et seulement si les données utilisées sont dans les bonnes unités, c'est à dire

kg

m.s^{-1}

Si vous ne comprenez pas pourquoi vous n'obtenez pas le bon résultat, il est fort probable que la masse ne soit pas en

kg

ou bien la vitesse en

m.s^{-1}

alors prêtez-y attention !

Exemple détaillé

Maintenant que nous avons bien compris comment l'énergie cinétique était définie, comment la calculer de manière efficace et sans erreurs ? La méthode repose sur trois étapes :

Convertir les données (1)
Enoncer la formule (2)
Appliquer la formule (3)

L'étape consistant à énoncer la formule énoncée peut paraître inutile mais elle permet en réalité une meilleure rédaction de vos calculs, montrant une compréhension supplémentaire. De plus, elle peut également éviter des erreurs d'inattention !

💡 Exemple : Une voiture, de masse

Dans un premier temps, on convertit les données dans les unités du système international, c'est à dire en

kg

m.s^{-1}

2 T \rightarrow 2000 kg

Pour convertir les

km.h^{-1}

m.s^{-1}

c'est plus délicat. Pour obtenir des mètres, il faut multiplier par 1000. D'autre part, une heure représente 3600 secondes, il faut donc diviser par 3600 pour obtenir des

s^{-1}

. En somme, on multiplie par

\frac{1000}{3600}

126 km.h^{-1} \rightarrow 35 m.s^{-1}

On peut alors maintenant énoncer la formule de l'énergie cinétique :

E_c = \frac{1}{2}mc^2

avec :

\text{$E_c$ : énergie cinétique en J}

\text{m : masse de l'objet en kg}

\text{c : vitesse de l'objet en $m.s^{-1}$}

Maintenant que nos données sont dans les bonnes unités et que nous avons clairement énoncé la formule utilisée, on peut procéder au calcul de l'énergie cinétique :

E_c = \frac{1}{2} \times 2000 \times 35^2

= \frac{1}{2} \times 2000 \times 1225

= 1225.10^3 J

L'énergie cinétique de la voiture est donc

1225.10^3 J

Cet exemple basique doit vous permettre de maîtriser les notions de conversion d'unité qui représentent en réalité la seule subtilité d'un tel exercice.

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