Calculateur d'énergie cinétique

Ce calculateur d'énergie cinétique est un outil qui vous aide à évaluer l'énergie d'un objet en mouvement. Il est basé sur la formule de l'énergie cinétique, qui s'applique à tout objet en mouvement vertical ou horizontal.

L'article suivant explique :

1. Qu'est-ce que l'énergie cinétique ?
2. Comment la formule de l'énergie cinétique est utilisée ?
3. La définition de l'énergie cinétique
4. Quelles sont les unités d'énergie cinétique les plus courantes ? 
5. Quelle est la différence entre l'énergie potentielle et l'énergie cinétique ?
6. Comment le théorème de l'énergie cinétique peut être appliqué ?
7. Comment les équations de la pression dynamique et de l'énergie cinétique sont liées entre elles ?

L'encyclopédie donne la définition suivante de l'énergie cinétique :

L'énergie cinétique d'un objet est l'énergie qu'il possède du fait de son mouvement. Nous la définissons comme le travail nécessaire pour accélérer un corps d'une masse donnée depuis le repos jusqu'à la vitesse indiquée. Ayant acquis cette énergie au cours de son accélération, le corps conserve son énergie cinétique à moins que sa vitesse ne change. La même quantité de travail est effectuée par le corps lorsqu'il décélère de sa vitesse actuelle jusqu'à un état de repos.

L'énergie cinétique est l'énergie d'un objet en mouvement. Elle fournit des informations sur l'influence de la masse d'un objet sur sa vitesse. Prenons un exemple. Si l'on met le même moteur dans un camion et dans une voiture de course, le premier ne pourra pas atteindre la même vitesse que la seconde en raison de sa masse. Un autre exemple d'énergie cinétique est la force d'un coup de poing humain, où l'énergie s'accumule dans le corps et se transfère par le biais du coup de poing. Vous pouvez facilement la calculer en utilisant notre calculateur Omni d'énergie cinétique.

La formule de l'énergie cinétique définit la relation entre la masse d'un objet et sa vitesse. L'équation de l'énergie cinétique KE est la suivante :

KE = 0,5 × m × v²

où :

• m – Masse
• v – Vitesse

La formule de l'énergie cinétique permet d'estimer la quantité d'énergie nécessaire pour déplacer un objet. La même énergie pourrait être utilisée pour décélérer l'objet, mais n'oubliez pas que la vitesse est au carré. Cela signifie que même une petite augmentation de la vitesse modifie l'énergie cinétique de façon importante.

Et si vous essayiez notre calculateur d'énergie cinétique ? Cet outil effectue tous les calculs pour vous après avoir saisi la masse et la vitesse d'un objet. Il fonctionne même à l'envers : entrez deux variables connues et vous obtiendrez la troisième ! Si vous ne connaissez pas la vitesse de l'objet, vous pouvez facilement la calculer avec notre calculateur de vitesse.

Sachez toutefois que cette formule ne tient pas compte des effets relativistes, qui deviennent perceptibles à des vitesses plus élevées. Si un objet se déplace à une vitesse supérieure à 1 % de la vitesse de la lumière (environ 3 000 km/s ou 3 000 000 m/s), vous devez utiliser notre calculateur d'énergie cinétique relativiste 🇺🇸.

Les unités d'énergie cinétique sont précisément les mêmes que pour tout autre type d'énergie. Les unités d'énergie cinétique les plus connues et les plus couramment utilisées sont :

• le joule (J), équivalent à kg·m²/s² – unité SI
• le pied-livre (ft lb) – unité impériale
• l'électronvolt (eV)
• la calorie (cal)
• le watt-heure (Wh)

Nous pouvons facilement convertir toutes ces unités d'énergie cinétique les unes dans les autres à l'aide des rapports suivants :

1 J = 1 kg·m²/s² = 0,737 6 ft·lb = 6,242 × 10¹⁸ eV = 0,239 cal = 2,778 × 10-⁴ Wh

Comme vous pouvez le constater, en fonction de l'échelle, les unités peuvent différer d'un nombre important d'ordres de grandeur. Il est donc pratique d'utiliser la notation scientifique ou de les exprimer avec un préfixe comme kilo (kcal, kWh), méga (MeV), etc. Quoi qu'il en soit, vous n'avez pas à vous soucier des unités lorsque vous utilisez notre calculateur d'énergie cinétique ; vous pouvez choisir celle qui vous convient en cliquant sur les unités, et la valeur sera immédiatement convertie.

L'énergie potentielle correspond à l'attraction gravitationnelle exercée sur un objet par rapport à la distance qu'il doit parcourir pour tomber. Lorsque l'objet prend de l'altitude, son énergie potentielle augmente. Si vous souhaitez vérifier ce qu'est l'énergie potentielle et comment la calculer, utilisez notre calculateur d'énergie potentielle.

Il s'avère que l'énergie cinétique et la quantité de travail effectuée dans le système sont strictement corrélées, et le théorème de l'énergie cinétique peut décrire leur relation. Il stipule que nous pouvons convertir le travail effectué par toutes les forces extérieures en un changement d'énergie cinétique :

W = ΔKE = KE₂ - KE₁

En réalité, il existe plusieurs types d'énergies cinétiques. On peut distinguer :

1. L'énergie cinétique de translation – la plus connue. Elle est liée au mouvement d'un objet qui se déplace dans une direction particulière et à la distance qu'il parcourt en un temps donné. C'est le type d'énergie que vous pouvez estimer avec ce calculateur d'énergie cinétique.

2. L'énergie cinétique de rotation – comme son nom l'indique, elle prend en compte le mouvement d'un corps autour d'un axe. Consultez le calculateur d'énergie cinétique de rotation 🇺🇸 d'Omni pour connaître la formule exacte.

3. L'énergie cinétique vibratoire – peut être visualisée comme le mouvement de va-et-vient d'une particule autour d'un point d'équilibre, approximativement décrite par un mouvement harmonique. Selon la structure, elle peut être représentée par un étirement, une torsion ou une flexion.

À l'échelle microscopique, tous ces exemples d'énergie cinétique sont des manifestations de l'énergie thermique, qui augmente avec la température.

L'expression de la pression dynamique (causée par l'écoulement d'un fluide) est la suivante :

p = ρ × v² / 2

Elle ressemble beaucoup à l'équation de l'énergie cinétique car nous remplaçons la masse par la masse volumique, ce qui n'est pas une coïncidence. L'autre nom de la pression dynamique est énergie cinétique par unité de volume ; par analogie, la masse volumique est la masse contenue dans un volume donné. Avec un peu d'imagination, vous pouvez utiliser notre calculateur d'énergie cinétique pour estimer la pression dynamique d'un fluide donné. Si vous remplacez la masse en kg par la masse volumique en kg/m³, vous pouvez considérer le résultat en J comme la pression dynamique en Pa.

Vous êtes en classe et votre professeur vous dit que l'énergie cinétique d'un objet est égale à 1 J. Qu'en pensez-vous ? Est-ce beaucoup ou pas vraiment ? L'information clef est de savoir de quel type d'objet il s'agit. Examinons quelques exemples de calcul d'énergie cinétique pour nous familiariser avec les différents ordres de grandeur.

1. Certaines des particules les plus énergétiques produites par les physiciens – p. ex.: les protons dans le Grand collisionneur de hadrons (LHC) – atteignent une énergie cinétique de quelques TeV. On dit qu'elle est comparable à l'énergie cinétique d'un moustique. C'est impressionnant quand on sait le nombre énorme de molécules que contient un insecte. Cependant, si nous calculons la valeur en joules, le résultat est de l'ordre de 1 μJ. Par conséquent, une particule individuelle ayant une énergie cinétique de 1 J est extraordinairement énergétique et ne sera certainement pas produite par l'humanité de sitôt.

2. Considérons une balle de masse 5 g, se déplaçant à une vitesse de 1 km/s. Son énergie cinétique est de 2 500 J, bien supérieure à 1 J en raison de sa vitesse considérable. C'est la raison pour laquelle les balles causent beaucoup de dégâts lorsqu'elles atteignent leurs cibles. Utilisez le calculateur Omni d'énergie cinétique pour déterminer la vitesse à laquelle la même balle devra se déplacer pour que son énergie atteigne 1 J. Il s'agit d'une vitesse d'environ 20 m/s. La balle fera toujours mal lorsqu'elle touchera un corps, mais elle ne causera certainement rien de plus qu'un bleu.

3. Le navire pèse 50 000 tonnes et peut se déplacer à la vitesse de 10 noeuds. On peut toujours utiliser le convertisseur de vitesse 🇺🇸 pour trouver que sa vitesse est d'environ 5,1 m/s. Son énergie cinétique est alors d'environ 661 MJ. Ce chiffre est principalement dû à sa masse impressionnante.