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Le stockage de l'énergie

Stockage mécanique : l'inertie

Il est également possible d'envisager un stockage d'énergie sous forme d'énergie cinétique. En effet, tout corps qui possède une masse et une vitesse « contient » de l'énergie cinétique (voir article « L'énergie cinétique »). Mais pour pouvoir la stocker, il faudrait que le mouvement soit pérenne dans le temps. Il semble donc difficile d'envisager un déplacement en ligne droite, pour des raisons évidente. On a alors inventé le volant d'inertie. Il s'agit finalement d'une masse (un disque), qui tourne autour d'un axe. Lorsqu'on lui communique de l'énergie, la vitesse de rotation augmente. En revanche, lorsqu'on va ralentir le volant, il sera possible d'en récupérer.

Pour calculer la quantité d'énergie stockée, on va considérer que chaque point de la masse possède une énergie cinétique (dEc).

dEc = 1/2 x ω² x R² x dM

ω est la vitesse angulaire (exemple : 3000 tour/minute), R est le rayon du volant, et dM est la masse du point que l'on considère.

Pour connaître l'énergie de rotation (Er) totale emmagasinée , il « suffit » d'intégrer l'expression précédente sur tout le volume du volant d'inertie. On obtient alors :

Er = 1/2 x I x  ω²

I est le moment d'inertie du volant. C'est une variable propre à chaque volant, qui dépend de sa géométrie et de sa masse. Le moment d'inertie caractérise la résistance que le volant présente lorsque l'on veut le mettre en mouvement. Un volant en carton (donc léger) aura un moment d'inertie bien plus faible qu'un volant en acier.

exemples :

Lorsque l'on arrête un ventilateur, l'hélice, qui n'est pourtant plus alimentée en énergie, continue de tourner pendant quelques instants. Elle possède en effet de l'inertie, qui maintient le mouvement. Petit à petit, cette énergie est dissipée par frottement, entre l'hélice et son axe.

Les volants à inertie ont été exploités dans des systèmes visant à réduire la consommation des autobus. Lorsque le bus freinait, le disque était mis en rotation. Une partie de l'énergie cinétique du bus était alors stockée « dans » le volant d'inertie. Lorsqu'il voulait ensuite redémarrer, le disque était mis en contact (mécaniquement) avec le moteur, et l'aidait à repartir sans consommer d'énergie. Le système provoquait cependant des soucis de stabilité, surtout en cas d'accident ; il a donc été abandonné, mais de récentes recherches pourraient bien le faire ressurgir.

Lorsqu'on lance une toupie, on lui confère de l'énergie. Cette dernière est stockée sous forme d'inertie. Petit à petit, celle-ci se dissipe avec les frottements du sol et de l'air.

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      La chaleur sensible
      La chaleur latente
   Le stockage d'énergie mécanique
      L'énergie potentielle de pesanteur
      L'inertie

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