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Frottements, perte d’énergie et freinage

Posté par
Lamajuie
12-04-21 à 20:21

Bonjour, j'ai un devoir maison à faire, mais je ne comprend pas, j'aurai besoin d'un peu d'aide s'il vous plait

Doc1 : Les frottements, une source de perte d'énergie

Lorsqu'une voiture se déplace, elle est ralentie par le frottement fluide de l'air, appelé ici force de traînée, ainsi que par les frottements du sol. Les molécules qui constituent l'air entrent en collision avec la voiture et les roues adhèrent plus ou moins au sol à cause des forces de contact entre les roues et le sol.

Une partie de l'énergie cinétique de la voiture est convertie lors de ces frottements en énergie thermique et finalement perdue par la voiture. Celle-ci doit alors fournir plus d'énergie pour atteindre une même vitesse. Ce qui est vrai ici pour une voiture l'est aussi pour un vélo, une fusée ou un skieur.

Doc2 : Quelques caractéristiques d'une voiture

Une voiture citadine du commerce possède les caractéristiques suivantes :
    • masse : 1 200 kg ;
    • moteur : 110 ch ;
    • vitesse de pointe : 194 km·h-1 ;
    • couple : 240 N·m à 1 800 tr·min-1 ;
    • dimensions : 4 062 × 1 731 × 1 448 mm.
Un test effectué avec cette voiture indique qu'elle met 11 s pour atteindre 100 km·h-1 et qu'elle a besoin de 9,8 m pour s'arrêter si elle roulait à 50 km·h-1.

Doc 3 : Principe d'une voiture hybride
Une voiture hybride électrique associe en général un moteur électrique à un moteur thermique à essence pour permettre le mouvement. Le moteur électrique est réversible et permet une récupération d'une partie de l'énergie cinétique du véhicule lors du freinage du véhicule. Le freinage est dit régénératif, il permet de recharger les batteries de traction lors des ralentissements. L'énergie récupérée est exploitée pour déplacer le véhicule, permettant jusqu'à 25 % d'économie de carburant en diminuant d'autant les émissions de gaz polluants.

Donnée: 1 ch = 745,70 W.



1. Déterminer l'énergie cinétique que doit acquérir la voiture décrite pour atteindre la vitesse de 100 km·h-1.
2. Convertir en watt (W) la puissance de la voiture fournie par le constructeur.
3. En déduire la durée nécessaire à la voiture pour atteindre la vitesse de 100 km·h-1, en supposant qu'elle n'est soumise à aucun frottement.
4. En comparant cette durée avec celle que met réellement la voiture pour atteindre 100 km·h-1, identifier s'il y a conservation de l'énergie mécanique.
5. Calculer l'énergie perdue par la voiture à cause des frottements.
6. Sachant que pour fournir une énergie de 44,8 kJ/g, un moteur thermique doit brûler 1,0 kg de gazole, calculer la masse de gazole perdu à cause des frottements.
7. Lors du test de freinage effectué sur la voiture du doc. 2, calculer l'énergie dissipée par chaque frein en supposant une égale répartition des forces de freinage sur chaque roue.
8. Faire un schéma résumant quels types de transferts d'énergie sont mis en jeu dans une voiture hybride pour récupérer de l'énergie lors d'un freinage.


Pour la question 1 j'ai trouvé Ec= 1/2 * 1200 * 27,8= 463 704 J
Pour la 2 ; 110ch*745,70= 82 027W
Pour la 3 j'ai voulu utiliser v= d/t mais je ne sais pas quelles valeurs exactement utiliser

Posté par
gbm Webmaster
re : Frottements, perte d’énergie et freinage 13-04-21 à 07:05

Bonjour,

1. Il faut toujours commencer par un calcul littéral suivi d'une application numérique :

Ec = 1/2.m.v²

Ec énergie cinétique du véhicule (J)
m sa masse (kg)
v sa vitesse (m/s)

donc Ec = 1/2*1200*(100*1000/3600)²= ... J => tu mets beaucoup trop de chiffres significatifs ! Je te conseille de réviser ceci : Les chiffres significatifs

2. Idem ici, expliquer ce que tu fais et corriger le nombre de chiffres significatifs

3. Quelle relation relie une énergie, une durée et une puissance ?

Pour la suite, je te conseille de commencer par réviser cette fiche : [lien]



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