Physique-ChimieLycée

L'énergie cinétique : définition et formule

Définition

L'énergie cinétique d'un objet en mouvement est l'énergie qu'il possède du fait de sa vitesse. Elle est définie par Ec = ½ × m × v², où m est la masse en kg et v la vitesse en m/s. Elle s'exprime en joules (J).

Explication

L'énergie cinétique est toujours positive ou nulle. Elle est nulle quand l'objet est au repos (v=0) et augmente avec le carré de la vitesse : doubler la vitesse quadruple l'énergie cinétique. Le théorème de l'énergie cinétique établit que la variation d'énergie cinétique d'un objet est égale à la somme des travaux des forces qui s'exercent sur lui : ΔEc = ΣW. Si le travail est positif (moteur), Ec augmente ; s'il est négatif (résistant), Ec diminue.

Exemple concret

Une voiture de masse m=1000 kg roulant à v=30 m/s (108 km/h) possède une énergie cinétique de Ec = ½×1000×30² = 450 000 J = 450 kJ. À 60 m/s (216 km/h), Ec = 1 800 kJ, soit 4 fois plus.

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Questions fréquentes

Quelle est l'unité de l'énergie cinétique ?+
Le joule (J). 1 J = 1 kg⋅m²/s².
Pourquoi l'énergie cinétique augmente-t-elle avec v² et non v ?+
C'est une conséquence de la mécanique newtonienne : le travail d'une force constante sur une distance est proportionnel à v².
Quelle est la différence entre énergie cinétique et quantité de mouvement ?+
La quantité de mouvement p=mv est un vecteur, l'énergie cinétique Ec=½mv² est un scalaire positif. Ec = p²/(2m).

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