4/ Énergies
Plusieurs énergies entrent en jeux lors du fonctionnement d'un roller coaster.
Le train possède ces énergies lors du tour de montagne russe.
Energie cinétique :
L'énergie cinétique est l'énergie que possède un objet du fait de son mouvement, celle-ci dépend de la masse de l'objet, et de sa vitesse. Comme pour tout mouvement nous avons besoin d'un référentiel, dans notre cas nous prendrons le sol. Voici la définition de cette énergie :
m : Masse ( kg )
v : Vitesse ( m/s )
L'énergie cinétique s'exprime en joule, et est toujours positive.
De plus, on peut calculer la variation de cette énergie cinétique, voici le calcul :
ECi est l'énergie cinétique initiale et ECf est l'énergie cinétique finale.
Si le résultat de la variation de l'énergie cinétique est positif, cela veut dire que l'objet accélère, si il est négatif, l'objet ralentit.
Dans notre cas, l'énergie cinétique du train évolue tout au long du parcours, il en gagne lors des descentes ou des launchs. L'énergie cinétique est essentielle pour finir le tracé.
Energie potentielle de pesanteur :
L'énergie potentielle de pesanteur est une énergie qui augmente lorsque l'objet que l'on étudie prend de la hauteur. Il faut un référentiel, qui servira d'altitude zero, afin de calculer l'altitude de l'objet étudié. Dans notre cas nous prendrons le sol sur lequel repose la gare de la montagne russe. Pour la calculer :
m : Masse (kg)
g : intensité de la pesanteur ( N/kg )
z : altitude du centre de gravité de l'objet ( m )
Cette énergie s'exprime aussi en joules, comme toutes les énergies. On peut aussi calculer la variation de l'énergie potentielle de pesanteur, afin de savoir si l'objet étudié s'élève ou perd de l'altitude.
Le train gagne en énergie potentielle lorsqu'il est élevé grâce au lift.
Energie mécanique :
L'énergie mécanique est la somme des deux énergies précédentes. En l'absence de frottements, comme par exemple dans l'espace, l'énergie mécanique est constante.
En revanche, dans notre cas il y a des frottements, l'énergie mécanique diminue alors progressivement.
Voici une animation qui montre la perte de l'énergie mécanique lorsqu'on active les frottements.
https://www.edumedia-sciences.com/fr/media/595-conservation-de-lenergie
