Freinage

[magodeoz]

Bonjour,
j'ai quelques soucis avec cet exercice.

1) On suppose que la voiture roule à la vitesse v sur une route rectiligne horizontale.D'un point de vue énergétique,que se passe-t-il si la voiture freine?
2) La voiture de masse M possède 4 freins à disque en acier de masse unitaire m₁ et de chaleur massique C.Donner l'expression littérale de l'élévation de température ΔT₁ des freins lors du freinage (de la vitesse v à jusqu'à l'arrêt),en fonction de M,m₁,v et C.
3) On donne M=1200 kg,m₁=10kg,v=130 km/h et C=500 J.kg^-1.K^-1. Calculer ΔT₁
4) On suppose maintenant que la voiture descend une montagne d'latitude H en ne freinant qu'avec ses freins.Donner l'expression littérale de l'élévation de température ΔT₂ des disques de frein lorsqu'on arrive en bas de la montagne en fonction de M,m₁,g,H et C.
5) On donne H=1000m,g=10 m.s^-2.Calculer ΔT₂ et commenter le résultat trouvé.

1) Ec diminue jusqu'à atteindre 0 si la voiture s'arréte, et par transfert d'énergie, quantité de chaleur Q augmente.Ep vaut toujours 0 car on est sur une route rectiligne horizontale donc pas d'altitude.

2) Ec=Q <=> (1/2)Mv² = (4*m₁)*C*ΔT₁ d'où ΔT₁ = (Mv²)/(8*m1*C)

3) ΔT₁ =(1200*36,11²)/(8*10*500)=39,12 K J'ai une petite question, il y a quelque chose que je ne comprends pas..J'ai un delta positif là non?Donc cela veut dire que T final-Tinit>0 donc les freins chauffent ,logique on freine.Mais si je "m'amuse" à convertir les Kelvin en °C on trouve -234,03 °C.Pourquoi ne peut-on pas convertir le delta en °C?

4)Ep=Q <=> MgΔz=(4m₁)*C*ΔT₂
ΔT₂=MgH/(4m₁*C)

5) ΔT₂=(1200*10*1000)/(4*10*500)=600K

Le delta trouvé est très élevé.Cela signifie que la température finale des freins est très importante.Ils ont donc énormément chauffé.

D'avance merci pour les éventuelles corrections,
Cordialement
Mägodeoz
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[calculair]

bonjour,

Bravo, je n'ai pas vu d'erreur a priori...

Par contre quand tu transformes (delta t) en degres kelvin, tu dois trouver un delta T en degres kelvin et ces 2 delta t sont egaux

Il ne faut pas confondre une elevation de temperature avec la temperature elle même !!!!

Tu trouves que les freins augmentent leur temperature de 40° environ Ils passent de 15° si 15° est la temperature exterieure à 55°C.

Lors de la descente avec les freins, si tu negliges le refroidissement des freins, cela va faire des flammes, C'est ce qui arrive parfois, lorsque on utilise pas le frein moteur dans de longue descente.

Autre effet thermique, le freinage de la navette spatiale par l'atmosphere lors de son retour vers la terre.

[Cassano]

Bonjour,

3) Tu peux convertir ton DeltaT en Kelvin : ça fera... 39,12 K! C'est une différence, donc ça ne change rien, étant donné que le passage K à °C consiste à ajouter une constante. Dis autrement, T(K)=T(°C)+273,15. Donc quand tu fera ta différence de température, tu fera T2(°C)+273,15 - (T1(°C) + 273,15). D'où le même résultat.

[magodeoz]

Merci à vous 2 pour vos réponses...

Il ne faut pas confondre une elevation de temperature avec la temperature elle même !!!!

En effet...Maintenant que vous le dites... je trouve ma question idiote ^^ Le delta en Kelvin ou en degré celsius aurait été le même...T2(°C)+273,15 - (T1(°C) + 273,15 merci cassano bien clair à présent pour moi.

Bon week-end,

Mägodeoz

[A voir en vidéo sur Futura]

[magodeoz]

Excusez moi mais dans ma question 1) Je dis que Ec diminue donc Q augmente.Or dans la 2) je dis que Ec=Q...Ce n'est pas un peu bizarre?

[Cassano]

Delta Ec = Q serait plus correct...

[magodeoz]

D'accord, cela ne change pas les calculs n'est ce pas?...
Juste question 1, Ec diminue donc Q augmente. et question 2: ΔEc=Q

[magodeoz]

En fait c'est plutôt:

2) ΔEc=ΔQ <=> (1/2)MΔv² = (4*m1)*C*ΔT1 d'où ΔT1 = (MΔv²)/(8*m1*C)

3) ΔT1 =(1200*36,11²)/(8*10*500)=39,12 K

4)ΔEp=ΔQ <=> MgΔz=(4m1)*C*ΔT2
ΔT2=MgΔH/(4m1*C)

5) ΔT2=(1200*10*1000)/(4*10*500)=600K non?

[invitecd6e0369]

Bonjour,
petit déterrage, pourquoi il n'y a pas d'énergie cinétique dans la question 4) ?

[lucas.gautheron]

Il y a de l'énergie cinétique (puisque la voiture descend), mais on considère qu'elle ne varie pas : les freins n'ont pas transformé d'énergie cinétique en chaleur, mais ils ont transformé l'énergie potentielle de pesanteur en chaleur, de sorte à ce que la vitesse reste constante.

A+,