Les montagnes russes pendant les vacances 🎱

Si vous avez des enfants ou si vous ĂȘtes Ă©tudiant, vous serez sans doute amener Ă  vivre des sensations fortes dans un parc d’attraction pendant les vacances.

Pourquoi profiter de l’occasion pour apprendre une loi de physique : Energie mĂ©canique = Energie potentielle + Energie cinĂ©tique.

Je vous ai dĂ©jĂ  perdu ? non attendez, vous allez le constater, c’est simple !

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Si vous n’avez pas encore vomi votre estomac aprĂšs toutes ces sensations fortes, voici une façon ludique et simple d’expliquer Ă  votre enfant d’oĂč viennent ces sensations inĂ©dites et surtout pourquoi vous ĂȘtes tous encore en vie …

Comprendre les Ă©changes d’énergie au cours du mouvement d’un wagon

Le wagon MONTE la pente : Au tout dĂ©but des montagnes russes, le wagon dans lequel vous vous trouvez et qui n’a pas de moteur, sera souvent tractĂ© pour monter une rampe d’accĂšs. En gravissant cette rampe, le wagon va accumuler de l’énergie potentielle grĂące Ă  l’altitude qu’il prend. C’est de l’énergie qui comme son nom l’indique, peut potentiellement ĂȘtre libĂ©rĂ©e quand ce wagon sera « abandonné » Ă  son poids.

Le wagon DEVALE la pente : En effet, quand le wagon descend (quand vous sentez votre intestin grĂȘle dans votre nez), son Ă©nergie potentielle diminue puisque son altitude diminue mais sa vitesse augmente et donc une autre forme d’énergie, qu’on appelle Ă©nergie cinĂ©tique augmente.

 

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Energie potentielle + Energie cinétique = Energie mécanique

Pour que le wagon avance tout le long du circuit qui a Ă©tĂ© imaginĂ©, il faut que la somme de ces deux Ă©nergies (Ă©nergie potentielle + Ă©nergie cinĂ©tique = Ă©nergie mĂ©canique) reste constante. Il faut donc toujours que la perte d’une Ă©nergie soit compensĂ©e par le gain de l’autre Ă©nergie. Pour ce faire l’ingĂ©nieur doit se faire succĂ©der au mieux descentes et montĂ©es.

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Pour voir une animation bien faite sur le sujet, cliquez ici.

Si le wagon descend, son Ă©nergie cinĂ©tique augmente, ce qui compense la perte d’énergie potentielle. De la mĂȘme façon, quand le wagon « gravit » la pente, sa vitesse diminue mais il prend Ă  nouveau de l’altitude et donc compense cette perte de vitesse (et d’énergie cinĂ©tique) par une augmentation de son Ă©nergie potentielle et ainsi de suite.

 

Ne pas mourir dans une looping 


Pour ne pas tomber au sol en plein looping, il faut que le wagon aie suffisamment d’énergie cinĂ©tique lorsqu’il arrive dans la boucle pour « adhĂ©rer » aux rails. Une petite erreur de calcul avec une rampe d’accĂšs pas assez haute par exemple voudrait dire pas assez d’énergie potentielle « emmagasinĂ©e » au sommet de cette rampe qui se transforme en une Ă©nergie cinĂ©tique insuffisante au moment d’entrer dans la boucle ! Aie ça fait mal !

 

Les « pourquoi » 

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Vous aurez peut-ĂȘtre des questions du genre …

  • Pourquoi les rails ne ralentissent pas le wagon ? Il y a toujours des forces de frottement entre le wagon et les rails mais les ingĂ©nieurs essaient de minimiser ces frottements le plus possible et ils en tiennent Ă©galement compte dans leurs calculs quand ils imaginent l’attraction.
  • Si le wagon est tout le temps en mouvement, pourquoi ralentit-il quand l’attraction est finie ? Ce sont des freins qui vont arrĂȘter la course folle du wagon et diminuer son Ă©nergie mĂ©canique totale.

 Et oui, mĂȘme pendant les vacances il est utile de se creuser les mĂ©ninges ..

Mais maman, et les formules ? Pour aller plus loin :

L’énergie potentielle (Ep = m x g x H) dĂ©pend de la force d’apesanteur et de l’altitude 

avec m la masse en kg, g la gravité sur la Terre (9.81m/s/s) et H la hauteur en m

L’énergie cinĂ©tique (Ec = 1/2 x m x vÂČ) dĂ©pend de la masse et de la vitesse
avec m la masse en kg et v la vitesse en m/s

Finalement, l’énergie mĂ©canique sera donc Em = Ep + Ec = m x g x H + 1/2 x m x vÂČ

Mais bon, cela commence vraiment Ă  ressembler Ă  un cours de physique en bonne et due forme. Le but est avant tout de profiter d’un moment fun et de crĂ©er une « accroche » dans le cerveau d’un enfant/ado attentif, pas forcĂ©ment de lui apprendre les formules.

 

Toutes les occasions sont bonnes pour apprendre mĂȘme pendant les vacances

Les occasions d’apprendre en s’amusant sont nombreuses, d’autant plus avec les lois de la physique qui nous « vivons » au quotidien sans nous en rendre compte. J’espĂšre que vous profiterez comme moi des activitĂ©s familiales pour tenter d’éveiller la curiositĂ© de vos enfants et leur plaisir Ă  comprendre le monde qui les entoure.

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D’autres idĂ©es d’activitĂ©s ludiques et pĂ©dagogiques pendant les vacances ICI

Une longue nuit d’Ă©tĂ©…

 

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