Calcul énergie

[vanry]

bonjour, avant de commencer j'aimerais faire remarquer que, même si je suis plutôt bon pour mon age en physique, "pour mon age" correspond a la seconde donc c'est pas non plus formidable (me lapidez pas tout de suite )
j'avais une question concernant le déplacement d'un corps, par exemple une locomotive de 100 tonnes, nécessitera une certaine application d’énergie horizontalement pour vaincre la gravité, s’exerçant verticalement. Comment calcule-t'on la puissance d’énergie nécessaire a ce déplacement ? l'angle d’application de cette force par rapport a la gravité (plus ou moins perpendiculaire) a un effet, mais comment le calcule t'on ? Même, en allant plus loin, peut on calculer la pression nécessaire de vapeur dans le piston pour déplacer l'engin ? aura t'elle la même quantité d’énergie que celle nécessaire au déplacement ?
merci d'avance pour vos réponses
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[Ouk A Passi]

Bonjour Vanry,

Je ne me souviens pas du tout quelles étaient mes préoccupations quand j'étais en classe de seconde, et personne ne vous jettera de pierres!
Il est seulement nécessaire d'acquérir un vocabulaire précis - avec les définitions correspondantes- et tout deviendra plus simple.

question concernant le déplacement d'un corps, par exemple une locomotive de 100 tonnes, nécessitera une certaine application d’énergie horizontalement pour vaincre la gravité, s’exerçant verticalement.

Attention ! Vous parlez d'énergie (disons pour l'instant une force) appliquée horizontalement pour vaincre la force de gravité qui elle, s'exerce dans le sens vertical!

Voici un principe de base à retenir: ACTION et REACTION

La masse de la loco m = 100 t = 100 000 kg
Sous l'action de la pesanteur "g" (en fait, il s'agit de l'accélération de la pesanteur, pour faire simple disons la gravité terrestre), le poids P de cette loco est:
P = m . g avec P en Newton (c'est une force) , m en kg et g = 9,81 m/s² qui est une accélération.
En pratique nous utiliserons une valeur approchée de g = 10 m/s²

Revenons au sujet
ACTION:
dans le sens vertical, la loco exerce une force de 1 000 000 N sur les rails qui la supportent, donc sur le ballast et sur le sol sous-jacent.

REACTION:
Puisque le sol ne s'effondre pas sous le poids de la loco, c'est parce qu'il présente une force résistante verticale au moins égale au poids de la loco!

Donc poids de la loco et réaction du sol sont deux forces verticales opposées qui s'annulent, et il n'y a pas d'énergie en jeu !
Le bilan est nul.

Maintenant que nous n'avons plus de soucis dans le sens vertical, il va être nécessaire de déplacer cette fichue loco dans le sens horizontal.
Et pour ce faire, il est nécessaire de dépenser de l'énergie!

Comment calcule-t'on la puissance d’énergie nécessaire a ce déplacement ?

Attention! Votre néologisme "Puissance d'énergie" n'a aucun sens!

La puissance s'exprime en Watt et représente une valeur instantanée (avec un moteur d'une puissance très importante la loco va démarrer plus vite qu'avec un moteur de faible puissance);
L'énergie représente un travail et s'exprime en Joule.
(OUPS! cela se complique: la puissance, symbole P s'exprime en watt (W)
l'énergie, symbole W s'exprime en joule ... ou en kilowatt.heure)

Je pense que le sujet exact de votre question concerne la force d'inertie, et je la reformule ainsi:

"quelle énergie faut-il dépenser pour faire passer cette fichue loco de la position immobile à - par exemple 72 km/h (soit 20 m/s)?"

On suppose que la voie ferrée est strictement horizontale.

Dans un premier temps, il suffit de vaincre la force d'inertie (mais également les forces de frottement -contacts roues/rails, roulements à galets des essieux et, plus la vitesse de la loco va augmenter, la force due à la résistance de l'air ... mais négligeons tout cela).

Le théorème de l'énergie cinétique peut nous venir en aide: Ec = 1/2 . m . v²
avec Ec = énegie cinétique (en Joule) acquise par la loco quand elle atteind la vitesse v
m = masse de la loco
v² = carré de la vitesse finale de la loco.

En fait, en utilisant le théorème de l'Ec, je prends le problème à l'envers:
en effet, ce théorème nous dit que la loco de masse m roulant à la vitesse v possède une énergie cinétique Ec de x Joules;

mais je dis que
- si la loco de masse m roule à la vitesse v,
- alors c'est parce que on lui a transmis une énergie de x Joules (qui correspond bien à l'énergie cinétique acquise Ec).


Désolé d'avoir été aussi bavard

[Chanur]

Bonjour,

La puissance s'exprime en Watt et représente une valeur instantanée (avec un moteur d'une puissance très importante la loco va démarrer plus vite qu'avec un moteur de faible puissance);
L'énergie représente un travail et s'exprime en Joule.
(OUPS! cela se complique: la puissance, symbole P s'exprime en watt (W)
l'énergie, symbole W s'exprime en joule ... ou en kilowatt.heure)

On peut préciser que la puissance est une quantité d'énergie par unité de temps, et que par définition, 1 Watt = 1 Joule / seconde.

[invite07941352]

Bonjour,
Et pour rester très pratique, une valeur connue des anciens cheminots que je traduis tout de même en unité légale :
Il faut environ 25 N par tonne de wagon de marchandises pour faire avancer celui-çi à faible vitesse sur une voie de niveau ( parfaitement horizontale) et en alignement ( parfaitement droite) .
A partir de là, vous pouvez tout calculer , même le nombre de pelletées de charbon par minute que devra enfourner dans le foyer , le valeureux chauffeur ... On n'est pas certain d'obtenir l'âge du mécanicien ...

[A voir en vidéo sur Futura]

[cardan]

Bonjour,

En fait elle a surtout besoin de puissance pour mettre tout le convoi en marche, donc il s'agirait surtout de chiffrer cette puissance là en sachant que c'est vraisemblablement la puissance maxi (modulo les montées mais là il faudrait connaitre l'angle maximum que la SNCF fixe pour la pente des rails)

La variation d'énergie cinétique / t correspond (aux pertes près) à la puissance de la chaudière, t étant le temps de mise en route du convoi. Pour un mobile ayant un mouvement de translation rectiligne on peut admettre que E = 0.5M. V^2 , V étant la vitesse de croisière du convoi et E son énergie cinétique.

Cordialement

[albanxiii]

Bonjour,

même si je suis plutôt bon pour mon age en physique, "pour mon age" correspond a la seconde donc c'est pas non plus formidable (me lapidez pas tout de suite )

Puisque c'est si gentiment demandé, je ne vais pas vous lapider, je vais me contenter de vous... trucider
Plus sérieusement, votre message montre que vous confondez (ou semblez confondre) les notions de force, énergie et puissance. Je vous conseille de vous mettre les idées au clair là dessus, ce sont des notions sans lesquelles on ne peut pas faire de physique.

@+

[vanry]

merci Ouk a Passi, pour ton (long ) post qui m'a bien aidé et merci a tout les autre pour vos précisions/explication/compléments et de vos réponse rapide
toutes les réponses données ne répondent pas forcément a ma question de départ mais m'ont permis d'apprendre d'autres choses donc je vous remercie tous tout autant ^^