Philosophie de la raison
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Il s’agissait de calculer l’énergie cinétique d’une voiture [de 1300 kg roulant à 50 km/h] lors d’un choc frontal avec un obstacle fixe...
Le résultat donné en joules (125 405,9) était accompagné de la remarque ; « ce qui correspond à 12,5 tonnes »
J’eu cette impression moult fois ressentie « de ne rien comprendre »... Déjà je ne comprenais guère comment une énergie cinétique qui n’est dépendante que de la masse et de la vitesse, comme l’indique la formule permettant de la calculer (1/2mv²), peut être « lors d'un choc » ! Par ailleurs le résultat semblait être présenté comme une force (la tonne étant ici une unité de force). Et s’il peut exister une relation entre une énergie et une force, «énergie» et « force » sont tout de même deux choses différentes...

Après m’être remis en mémoire un certain nombre d’éléments, j’ai fini comprendre...
L’énoncé exprimé ainsi 1) provoquait la confusion entre « énergie » et « force », et 2) ne précisait pas quelle « sorte de choc » il s’agissait...
Car...
1) Le concept de « choc » NE CORRESPOND PAS A UNE REALITE PRECISE. Ainsi par exemple, passer d’une vitesse de 50km/h à l’arrêt complet sur une distance d’1m, de 50 cm ou de 10 cm, sont trois cas chacun désigné par le terme de « choc » (>>). Mais dans chacun de ces cas la force appliquée, ou force de «décélération» (>>), n’est pas la même : dans le premier choc (arrêt sur 1m) elle est approximativement de 12,8 tonnes, de 25,6 tonnes dans le deuxième (sur 50cm) et de 131 tonnes dans le troisième (sur 10cm) (schéma et détail des calculs >>)
2) Une énergie est équivalente au TRAVAIL D’UNE FORCE, qui est une force s’appliquant sur un point se déplaçant sur une certaine distance! Et c'est effectivement bien le cas ici « lors du choc », par exemple 12,8 Tonnes sur 1m et qui devrait être la restitution de l'énergie cinétique du véhicule roulant à 50km/h (>>).


Schéma et détail des calculs



Arrêt sur 1m
Vitesse moyenne sur cette distance où elle décroit de 50 à 0Km/h = 25km/h
-Temps mis pour parcourir cette distance:
25km/h = 6,94 m/s
1m >> 1s/6,94 = 0,144s
-acceleration = variation de vitesse / temps
Variation vitesse: 50km/h = 50000m/3600s = 13,89 m/s
Accélération: 13,89/0,144 = 96,46 m/s²
-Force d’accélération F=ma
1300kg x 96,46 m/s² = 125 398 Newton = approximativement 12,8 T

Arrêt sur 50cm = 0,5m
Vitesse moyenne sur cette distance où elle décroit de 50 à 0Km/h = 25km/h
-Temps mis pour parcourir cette distance:
25km/h = 6,94 m/s
1m >> 1s/6,94
0,5 >> 1s/(6,94x2) = 0,072s
-accélération = variation de vitesse / temps
Variation vitesse: 50km/h = 50000m/3600s = 13,89 m/s
Accélération: 13,89/0,072 = 192,82 m/s²
-Force d’accélération F=ma
1300kg x 192,82 m/s² = 250 666 Newton = approximativement 25,6 T

Arrêt sur 10cm = 0,1m
Vitesse moyenne sur cette distance où elle décroit de 50 à 0Km/h = 25km/h
-Temps mis pour parcourir cette distance:
25km/h = 6,94 m/s
1m >> 1s/6,94
0,1 >> 1s/(6,94x10) = 0,014s
-accélération = variation de vitesse / temps
Variation vitesse: 50km/h = 50000m/3600s = 13,89 m/s
Accélération: 13,89/0,014 = 992,14 m/s²
-Force d’accélération F=ma
1300kg x 992,14 m/s² = 1 289 782 Newton = approximativement 131,5 T
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