Prenons nous la tête nous sommes aux débats et ça parle automobiles
Physique Générale et Appliquée Cours et Problèmes, série Schaum, Frederick J. Bueche, page 76,impulsion et quantité de mouvement
"La somme vectorielle des quantités de mouvement avant un choc est égale à la somme vectorielle des quantités de mouvement après le choc"
m1.u1 + m2.u2 = m1.v1 + m2.v2
"Le coefficient de restitution est le rapport des différences de vitesses avant et après un choc"
e = (v2-v1) / (u1-u2)
Si e=1 --> choc élastique, les énergies cinétiques se conservent avant et parès le choc,
Si e=0 --> choc mou (inélastique pur), les vitesses sont identiques pour les deux objets après le choc,
Si 0<e<1 --> choc inélastique (ou partiellement élastique).
Question initiale et hypothèses de ce topic :
- Deux
mêmes véhicules se percutant de face à 50 km/h
- Les dégats sont-ils équivalents à un accident à 100 km/h ? (l'un à l'arrêt , l'autre à 100)
Les véhicules étants équivalents les masses le sont (m1 = m2) et disparaissent de l'équation de conservation de quantité de mouvement.
u1 + u2 = v1 + v2
Cas 1 : les deux véhicules avancent à 50km/h en sens opposé
u2 = -u1
donc 0 = v1 + v2
et
v2 = -v1
Si le choc est élastique e=1=(v2-v1)/(u1-u2)
donc -2.v1 / 2.u1 = 1
et v1 = -u1
Le véhicule 1 repart en sens inverse avec sa vitesse initiale. Son énergie ciéntique passe donc de 1/2.m.u1² à zéro puis de zéro à 1/2.m.u1² soit
m.u1²
Le véhicule 2 repart en sens inverse avec sa vitesse initiale. Même bilan d'énergie, il prend
m.u1²
Si le choc est mou e=0 et v1=v2
donc v1 = v2 = -v1
seule possibilité v1 = v2 = 0
Les véhicules s'immobilisent dans le choc et l'énergie est dissipée en chaleur.
Les deux véhicules encaissent une simple variation d'énergie égale au passage de 50 km/h à zéro soit la moitié du cas élastique
1/2.m.u1²
Cas 2 : le véhicule 1 entre en collision à 100 km/hr avec le véhicuel 2 immobile (u2=0)
Bilan de quantité de mouvement
u1 + u2 = v1 + v2
u1 = v1 + v2
Choc élastique e=1=(v2-v1)/u1
donc v2 - v1 = u1
v2 - v1 = v2 + v1
2.v1 = 0
donc v1 = 0
Le véhciule 1 s'immobilise dans le choc. Sa variation d'énergie cinétique passe de 100km/hr à zéro soit la même qu'en passant de +50 km/hr à -50 km/h comme dans le cas 1.
Choc mou e=0 et v1=v2
u1 = v1 +v2 = 2.v1
v1 = u1 / 2 = v2
Les deux véhicules progressent en même temps dans la direction initiale du véhicule 1 mais à la moitié de sa vitesse.
Le véhicule deux encaisse une variation d'énergie cinétique passant de zéro à 50 km/hr soit la même chose que le véhciule 1 qui passe de 100 km/hr à 50 km/hr et encore une fois la même chose que le cas 1.
Les véhicules identiques ressentent la même chose lors d'un collision de face à 50 km/hr chacun ou bien l'un à 100 km/hr et l'autre à zéro, ou même l'un reculant à 200 km/h et étant percuté dans son sens à 300 km/hr. C'est la différence des vitesses qui compte.