II-A) Phénomènes physiques mis en jeu sur l'attraction.

Générer des sensations

Dans cette partie nous allons déterminer comment sont utilisés les phénomènes physiques dans les montagnes russes afin de provoquer des sensations fortes en toute sécurité.

 

On remarque que le corps humain n’est pas sensible à la vitesse, en effet nous ne ressentons aucune sensation lors de la circulation en ligne droite dans un véhicule automobile même à grande vitesse. Il en est de même lors d’un vol en avion à plusieurs centaines de kilomètres par heure.

Par contre, il se trouve que nous sommes très sensibles à la variation de la vitesse, c’est à dire à l’accélération, génératrice de force. C’est ce phénomène physique qu’utilise la quasi totalité des manèges à sensation.


Expression de l'énergie potentielle de pesanteur

L'énergie potentielle de pesanteur d'un solide est liée à l'altitude du solide.
Si l'altitude est nulle, l'énergie potentielle est nulle.
L'énergie potentielle d'un solide est donnée par la relation :


Ep  mgh

Or

=  mg

D’où

Ep  =  Ph

  • Ep : énergie potentielle (J)
  • m : masse du solide (kg)
  • g : intensité ou accélération de la pesanteur terrestre (m.s-2 ou N.kg-1)
  • P : poids du solide (N)
  • h : altitude du solide (m)


Expression de l'énergie cinétique

L'énergie cinétique d'un solide est liée à la vitesse du solide sur une distance parcourue.
Si la vitesse est nulle, l'énergie cinétique est nulle.
L'énergie cinétique de translation d'un solide de masse m, dont le centre de gravité se déplace sur une droite avec une vitesse constante V est donnée par la relation :


Ec = ½  m V2

  • Ec : énergie cinétique (J)
  • V : vitesse du solide (m.s-1)


Lien entre énergie cinétique et énergie potentielle : l'énergie mécanique

Si aucune des forces exercées sur un solide (excepté le poids) ne travaillent, alors l'énergie mécanique est conservée.
L'énergie mécanique, à un instant t, est la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle au même instant t.


Em = Ec + Ep

  • Em : énergie mécanique (J)

Dans le cas d’un véhicule de montage russe, à tout instant t, Em est constante s’il n’y a pas de moteur dans le véhicule et que l’on néglige les pertes par frottements ou autres.

 

 montagne-russe.jpg

Un maximum de potentiel !


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