Comprendre les concepts

* énergie cinétique: Un objet en mouvement possède une énergie cinétique. La formule pour l'énergie cinétique (KE) est:

Ke =(1/2) * masse * Velocity²

* Théorème d'énergie de travail: Le travail effectué sur un objet est égal au changement de son énergie cinétique. Dans ce cas, les freins font un travail négatif sur le train, en le ralentissant.

* Énergie thermique: L'énergie s'est dissipée sous forme de chaleur due à la friction. Dans ce cas, le frottement entre les plaquettes de frein et les roues.

Calcul de l'énergie thermique

1. Énergie cinétique initiale: Calculez l'énergie cinétique du train avant le freinage.

* Ke_initial =(1/2) * masse * w²

2. Énergie cinétique finale: Le train s'arrête, donc son énergie cinétique finale est nul.

* Ke_final =0

3. Changement de l'énergie cinétique: La différence entre l'énergie cinétique initiale et finale est l'énergie perdue en raison du freinage.

* Δke =ke_final - ke_initial =- (1/2) * masse * w²

4. Énergie thermique: Le changement d'énergie cinétique est égal à l'énergie thermique générée. Étant donné que les travaux effectués par les freins sont négatifs, l'énergie thermique générée est positive.

* Énergie thermique =| Δke | =(1/2) * masse * w²

Remarques importantes:

* Unités: Assurer des unités cohérentes pour la masse (kilogrammes), la vitesse (mètres par seconde) et l'énergie (joules).

* Hypothèses: Nous supposons que toute l'énergie cinétique est convertie en énergie thermique. En réalité, une certaine énergie pourrait être perdue en raison de sondes ou d'autres facteurs.

Exemple:

Disons que vous avez un train de 100 000 kg voyageant à 20 m / s.

1. ke_initial: (1/2) * 100 000 kg * (20 m / s) ² =20 000 000 joules

2. ke_final: 0 Joules

3. Δke: 0 - 20 000 000 Joules =-20 000 000 Joules

4. Énergie thermique: | -20 000 000 Joules | =20 000 000 Joules

Par conséquent, les freins généreraient 20 000 000 de joules d'énergie thermique pour arrêter ce train.