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De nombreuses femmes enceintes hésitent à boucler la ceinture de
sécurité en voiture.
Elles craignent, qu’au cours d’un choc, la ceinture écrase le foetus ou
provoque l’accouchement prématurément. En fait, dans la presque
totalité des accidents impliquant une femme enceinte, c’est la mort de
celle-ci qui entraîne le décès du foetus et non la pression exercée par
la ceinture.
Dans la relation : P = F / S, P indique la pression.
Nommer
les grandeurs physiques représentées par F et S. Donner l’unité de P
dans le système international (SI).
F : force exprimée en newton (N) ; S : surface exprimée en m2.
P s'exprime en pascal ( pa).
Lors d’un choc, ceinture bouclée, la force est répartie sur la surface
de contact entre la ceinture et le corps soit environ 0,1 m². A une
vitesse de 30 km.h-1, si la force exercée par la
ceinture est de 2300 N,
montrer
que la pression P exercée par la ceinture sur le corps vaut 2,3
104 SI.
P = F/S = 2300 / 0,1 = 2,3 104 Pa.
Au cours du même choc, la tête d’un passager non attaché peut percuter
le pare-brise. On estime que la pression locale P’ exercée sur le crâne
est alors de 2,43 107 SI.
Vérifier
qu’au cours du choc, la pression P’ exercée sur la boîte crânienne par
le parebrise est environ 1060 fois supérieure à la pression P exercée
par la ceinture sur le corps.
P' / P = 2,43 107
/ (2,3 104) ~1060.
. Quand un véhicule se déplace, il
possède de l’énergie liée à sa vitesse appelée énergie cinétique.
Donner
la relation qui existe entre l’énergie cinétique d’un véhicule, notée Ec, sa masse
m et sa vitesse v.
Donner
les unités de ces trois grandeurs dans le système international (SI).
Ec = ½mv2.
Ec s'exprime en joule ( J) ; m s'exprime en kg
et v s'exprime en m s-1.
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Montrer
que l’énergie cinétique d’un véhicule de masse m = 1440 SI qui roule à
la vitesse v = 120 km.h-1 vaut
environ 8 105 SI.
v = 120 /3,6 = 33,3 m/s.
Ec = 0,5 *1440 *33,32
=8,0 105 J.
Après l’arrêt brutal de ce véhicule contre un obstacle, on peut
comparer les dégâts à ceux liés à une chute libre d’une hauteur h. Pour
cela, on peut considérer que la valeur de l’énergie cinétique Ec
précédente est la même que la valeur du travail du poids, noté W, du
véhicule au cours d’une chute de hauteur h.
On rappelle que le travail du poids peut s’exprimer par :
W = m.g.h où g = 9,8 N.kg-1.
Montrer
que la hauteur h de chute, équivalente au choc, vaut environ 57 m.
½mv2 = mgh ; h = v2 /
(2g) = 33,32 /(2*9,8) =56,7 ~57 m.
On suppose qu’un étage d’immeuble mesure 3 m.
Calculer
le nombre d’étages correspondant à la hauteur de chute h.
57 / 3 = 19 étages.
Compléter
la phrase suivante après l’avoir recopiée.
«A la vitesse de 120 km.h-1, l’arrêt brutal du
véhicule correspond à une chute d’une hauteur équivalente à 19
étages »
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