Conversions d'énergie en lançant un téléphone vers une fenêtre à 4 m
Eddie lance son téléphone vers une fenêtre à 4 m de haut. Voici la séquence complète de transformation d'énergie.
Phase 1 : Lancement — Chimique → Mécanique → Cinétique
- Les muscles d'Eddie convertissent l'énergie chimique (ATP) → travail mécanique sur le téléphone.
- Le téléphone gagne de l'énergie cinétique (EC) = ½mv² au lâcher.
Phase 2 : Montée — Cinétique → Potentielle Gravitationnelle
- En montant, EC ↓, Énergie Potentielle Gravitationnelle (EPG) = mgh ↑.
- À 4 m (hauteur fenêtre), EC ≈ 0 (momentanément), EPG = max = m × 9,8 × 4 = 39,2m Joules.
- Résistance air fait travail négatif : partie EC → énergie thermique (échauffement air/surface téléphone).
Phase 3 : Descente (si raté / chute) — Potentielle → Cinétique → Thermique + Son
- EPG → EC pendant chute (g = 9,8 m/s²).
- Résistance air ↑ avec vitesse → plus EC → thermique (chauffage traînée).
- Vitesse terminale atteinte quand traînée = poids (≈ 15–25 m/s pour téléphone).
Phase 4 : Impact — Cinétique → Son + Thermique + Déformation
- En heurtant fenêtre/sol : EC restante → Énergie sonore (bruit impact), Thermique (chauffage localisé), Énergie déformation (écran fissuré, coque flexion, enfoncement).
- Si écran brisé : Energie rupture surface.
Chaîne énergétique résumée
Chimique (Eddie) → Travail Mécanique → Cinétique → Potentielle Gravitationnelle → Cinétique → Thermique (traînée) + Son + Déformation (impact)
Physique clé
- Conservation énergie : Énergie totale constante (moins travail non-conservatif traînée).
- EPG à 4 m : ~39,2 J par kg de masse téléphone.
- Vitesse impact (sans traînée) : v = √(2gh) = √(2×9,8×4) ≈ 8,85 m/s (≈ 32 km/h).
Le trajet du téléphone est une démonstration manuel de conversion énergie mécanique — avec fin potentiellement coûteuse.