Physique-Chimie · Première · Énergie : conversions et transferts
L’énergie mécanique : énergies cinétique et potentielle
Ec + Epp : conservée ou perdue.
En bref
L'énergie mécanique d'un système est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle de pesanteur.
Em = Ec + Epp
Les deux termes
| L'énergie | Sa formule | Ce dont elle dépend |
|---|---|---|
| Cinétique Ec | ½ × m × v² | Le mouvement |
| Potentielle de pesanteur Epp | m × g × z | L'altitude |
Ec croît avec le carré de la vitesse : doubler la vitesse quadruple l'énergie cinétique. C'est l'argument physique des limitations de vitesse.
L'énergie potentielle dépend du choix de l'origine des altitudes, choisie librement : seules ses variations ont un sens physique.
Le théorème de l'énergie cinétique
La variation d'énergie cinétique entre deux points est égale à la somme des travaux des forces appliquées :
ΔEc = Σ W(F)
Pour une force constante sur un déplacement rectiligne : W = F × d × cos α.
Une force perpendiculaire au déplacement ne travaille pas — c'est le cas de la pesanteur pour un mouvement horizontal.
Conservation et non-conservation
| Le cas | Ce qui se passe | Le bilan |
|---|---|---|
| Seules des forces conservatives travaillent (la pesanteur) | L'énergie mécanique se conserve | Ce qui est perdu en altitude est gagné en vitesse |
| Des frottements interviennent | L'énergie mécanique diminue | ΔEm est égale au travail des frottements, négatif |
Sur un toboggan sans frottement, la vitesse en bas ne dépend pas de la forme de la piste, mais seulement de la dénivellation.
L'énergie dissipée n'est pas « perdue » — le premier principe reste vrai — mais transférée au milieu sous forme thermique, et dégradée.
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6 questions pour vérifier
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1.Quelle est l’expression de l’énergie cinétique ?
2.Que devient l’énergie cinétique d’un véhicule dont la vitesse double ?
3.L’énergie potentielle de pesanteur dépend du choix de l’origine des altitudes.
4.Que dit le théorème de l’énergie cinétique ?
5.Une force perpendiculaire au déplacement ne travaille pas.
6.Dans quel cas l’énergie mécanique se conserve-t-elle ?
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