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Énergie cinétique : calculer l'énergie d'un objet en mouvement

Saisissez une masse et une vitesse pour obtenir l'énergie cinétique en joules, la quantité de mouvement et la hauteur de chute équivalente.

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Résultats

Énergie cinétique

125,4

Hauteur de chute équivalente

9,8

Quantité de mouvement
18 056 kg·m/s
Vitesse en m/s
13,89 m/s

Énergie à d'autres vitesses

Énergie cinétiqueHauteur de chute équivalente
30 km/h actuel45,13,5
50 km/h actuel125,49,8
80 km/h actuel321,025,2
90 km/h actuel406,331,9
110 km/h actuel606,947,6
130 km/h actuel847,666,5

L’énergie du mouvement

Tout objet en mouvement possède une énergie cinétique, celle qu’il a fallu pour le lancer et celle qu’il faut dissiper pour l’arrêter. Elle dépend de la masse et surtout de la vitesse :

Ec = ½ × m × v², en joules quand m est en kilogrammes et v en mètres par seconde.

Comme la vitesse est au carré, doubler la vitesse multiplie l’énergie par quatre. C’est toute la physique des distances de freinage, de la gravité des accidents et des dégâts de la grêle.

Les grandeurs associées

  • Quantité de mouvement p = m × v, en kg·m/s. Elle se conserve lors des chocs.
  • Hauteur de chute équivalente h = v² ÷ (2g) : la hauteur d’où il faudrait tomber pour atteindre la même vitesse, et donc subir le même choc. Elle ne dépend pas de la masse.
  • Unités : 1 kJ = 1 000 J ; 1 Wh = 3 600 J ; 1 kcal = 4 184 J.

Exemple : une voiture de 1 300 kg à 50 km/h

  1. 50 km/h = 13,89 m/s.
  2. Ec = ½ × 1 300 × 13,89² = 125,4 kJ.
  3. Quantité de mouvement : 1 300 × 13,89 = 18 056 kg·m/s.
  4. Hauteur de chute équivalente : 13,89² ÷ 19,61 = 9,8 m. Un choc à 50 km/h équivaut à une chute du troisième étage, comme le rappelle la Sécurité routière.

Énergie à d’autres vitesses (même voiture)

Vitesse Énergie cinétique Chute équivalente
30 km/h 45,1 kJ 3,5 m
50 km/h 125,4 kJ 9,8 m
80 km/h 321,0 kJ 25,2 m
90 km/h 406,3 kJ 31,9 m
110 km/h 606,9 kJ 47,6 m
130 km/h 847,6 kJ 66,5 m

Passer de 80 à 90 km/h, soit 12,5 % plus vite, augmente l’énergie de 27 %. À 130 km/h sur autoroute, la voiture porte l’énergie d’une chute de 66 m, la hauteur d’un immeuble d’une vingtaine d’étages.

Quelques ordres de grandeur

Objet Masse Vitesse Énergie cinétique
Balle de tennis au service 58 g 200 km/h environ 90 J
Coureur 70 kg 10 km/h environ 270 J
Cycliste et vélo 85 kg 25 km/h environ 2 kJ
Voiture 1 300 kg 130 km/h environ 850 kJ

Pourquoi c’est important sur la route

L’énergie que les freins doivent dissiper augmente comme le carré de la vitesse, et la distance de freinage aussi. Une voiture qui s’arrête en 14 m depuis 50 km/h a besoin d’environ 56 m depuis 100 km/h, sans compter la distance parcourue pendant le temps de réaction. Lors d’un choc, cette même énergie déforme les véhicules et les corps ; la ceinture et les zones de déformation la répartissent sur un temps plus long.

Questions fréquentes

Quelle est la formule de l'énergie cinétique ?

Ec = ½mv², avec la masse en kilogrammes et la vitesse en mètres par seconde, pour un résultat en joules.

Que devient l'énergie cinétique quand la vitesse double ?

Elle est multipliée par quatre, car la vitesse est au carré. La distance de freinage augmente de la même façon.

À quoi équivaut un choc à 50 km/h ?

À une chute d'environ 10 m, soit du troisième étage d'un immeuble, quelle que soit la masse du véhicule.

Comment convertir des km/h en m/s ?

Divisez par 3,6. 50 km/h valent 13,9 m/s et 90 km/h valent 25 m/s.

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