La quantité de mouvement se conserve dans les collisions — Sciences, 14–17 ans
La quantité de mouvement relie la masse et la vitesse d'un objet et aide à prévoir ce qui se passe lors d'une collision.
Ce que signifie la quantité de mouvement
La quantité de mouvement indique à quel point il est difficile d'arrêter un objet en mouvement. Elle dépend de la masse et de la vitesse : un camion lourd roulant lentement peut avoir la même quantité de mouvement qu'une voiture légère roulant vite. Elle a une direction, qui s'inverse si l'objet repart en sens opposé.
Pourquoi la quantité de mouvement est importante
Lors d'une collision, le mouvement peut changer très vite, mais la quantité de mouvement totale d'un système fermé reste la même. Cette règle permet de calculer des vitesses inconnues après un choc ou une explosion, même lorsque les forces sont compliquées. Elle vient des forces égales et opposées que les objets exercent l'un sur l'autre.
Calcul d'une collision
Un chariot de 2 kg se déplace vers la droite à 3 m/s et heurte un chariot immobile de 1 kg. S'ils restent attachés, la quantité de mouvement totale vaut 2 × 3 + 1 × 0 = 6 kg·m/s. Leur masse totale est de 3 kg, donc leur vitesse commune est 6 ÷ 3 = 2 m/s vers la droite.
L'erreur tentante
Une erreur fréquente consiste à penser que l'énergie cinétique se conserve aussi dans toutes les collisions. Cela semble logique puisque le mouvement continue, mais le son, la chaleur et les déformations peuvent transférer de l'énergie hors des objets. La quantité de mouvement se conserve dans le système fermé ; l'énergie cinétique ne se conserve que dans certains chocs élastiques.
Où elle est utilisée
Les enquêteurs d'accidents utilisent la quantité de mouvement pour estimer la vitesse des véhicules avant un choc. Les ingénieurs s'en servent aussi pour concevoir les airbags, les casques et les zones déformables : ils allongent la durée du changement de mouvement et réduisent la force moyenne sur une personne. Les accidents réels impliquent toutefois des frottements et plusieurs objets.
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