L'automobile et l'énergie
Solution

1.La variation d'énergie cinétique de la voiture est de 517 000 J (Joules) (car 60 mi/h = 26,8 m/s). Cette énergie étant acquise en 4,4 s la puissance moyenne développée par le moteur est d'environ 117 500 W (Watts) ou 158 HP. En réalité la puissance développée par le moteur est supérieure à cette valeur car nous n'avons pas considéré les frottements.

Au freinage, la variation d'énergie cinétique est la même (en valeur absolue). Les freins doivent donc dissipée cette énergie (en chaleur principalement) sur une distance de 137 pi (41,8 m). Avec les équations de la cinématique on obtient un temps de 3,1 s pour immobiliser le véhicule donc la puissance du système de freinage est d'environ 166 800 W ou 224 HP.

La puissance du système de freinage est d'environ 40 % supérieure à celle du moteur dans ces conditions.

2.Une énergie cinétique de 517 000 J nécessite une quantité d'essence libérant 3 450 000 J soit 115 ml seulement (un peu moins qu'une demi-tasse). Si on considère que la Jaguar n'a parcouru que 59 m pendant ces 4,4 s, la consommation moyenne sur cette distance a été de 195 l/100 km !
(la consommation moyenne de la plupart des véhicules se situe entre 8 et 15 l/100 km).
Lorsque la Jaguar cesse d'accélérer pour rouler à vitesse constante, le moteur doit lutter contre les frottements et la consommation d'essence devient alors plus raisonnable.

3.Dans une pente inclinée vers le haut, le moteur de la Jaguar doit combattre la force gravitationnelle (nous négligeons ici la résistance de l'air). Le travail fait par le moteur se transforme en énergie cinétique ainsi qu'en énergie potentielle gravitationnelle.

Ce n'est pas une Jaguar

Pmoy =(DK + DU) / Dt = 117 500 W
ici 
DK = 517 000 J et  DU = mg Dy
puisque
Dy = Ds sin 30o et que   Ds = 13,4 Dt  (pourquoi ?)

Sortez crayons et calculatrices..... on obtient finalement que Dt = 22,5 s.

Si le sujet vous intéresse, je vous suggère les pages
195,196 et 197 du manuel de Mécanique de Harris Benson.


http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/rfoy
(1998-2009) La physique en ligne