La Physique-Chimie autrement

L'énergie est une notion abstraite, inventée tardivement (vers la fin du XIX^e siècle) par des mathématiciens.

1. Quelles formes d'énergie connais-tu ?

2. Cherche des objets de la vie courante qui convertissent l'énergie d'une forme à une autre.

• Une balle de golf (masse de la balle : 15 g environ).
• Une balle de tenis de table (masse de la balle : 3 g environ).
• Du sable.
• Un récipient transparent.
• Une règle de 20 cm.

Ici, c'est la déformation de la surface du sable qui nous permet de comparer les énergies cinétiques qu'avaient les 3 balles.

• En comparant A et B, tu peux dire que l'énergie cinétique dépend de la masse de l'objet. Plus la masse est grande, plus l'énergie cinétique est importante.
• En comparant A et C, on peut aussi retrouver qu'elle dépend de la vitesse de l'objet ! Plus la vitesse est élevée, plus le cratère est gros : l'énergie cinétique augmente avec la vitesse.

Ces deux observations sont bien traduites par la formule de l'énergie cinétique \text{E}_{\text{c}} = \dfrac{1}{2} \: m v^{2}. On fait apparaitre que l'énergie cinétique dépend de la masse et de la vitesse.

• L'énergie cinétique est d'autant plus importante que l'objet est lourd (expériences A et B)
• L'énergie cinétique est d'autant plus important que l'objet va vite (expériences B et C)
• La balle de golf et celle de tennis de table tombent à la même vitesse.
• Sur les voies de détresse des autoroutes, c'est aussi un bac à sable qui est utilisé pour freiner les véhicules.

Étapes de la fabrication :

• Place du sable au fond du récipient transparent. Assure-toi que la surface du sable est bien horizontale. Tu peux secouer doucement pour ajuster.
• Réalise la chute A, puis la B puis enfin la C. Observe à chaque fois le cratère formé par la balle : si possible, mesure-le ! N'oublie pas de remettre le sable bien horizontal entre chaque chute.

Des questions à se poser :

1. Qu'est-ce qui nous permet ici de comparer les énergies cinétiques des balles lors des chutes A, B ou C ?

2. Lors de quelle chute la balle avait-elle le plus d'énergie cinétique juste avant l'impact ?

3. En comparant les trois chutes, peux-tu retrouver les paramètres dont dépend l'énergie cinétique d'un objet ?