Cours de Première – Conservation ou non conservation de l’énergie mécanique
L’énergie mécanique d’un système
L’énergie mécanique d’un système correspond à la somme de son énergie potentiel de pesanteur et de son énergie cinétique :
Les énergies cinétique et potentielle de pesanteur d’un solide peuvent varier au cours d’un mouvement. En effet durant celui-ci, l’altitude du mobile et sa vitesse peuvent changer.
Cas de la chute libre:
Un mobile est en chute libre lorsque la seule action à laquelle il est soumis est son poids (ou lorsque les autres forces qu’il subit son négligeables devant son poids)
Au cours de sa chute, sa vitesse augmente comme son énergie cinétique.
Tandis que, dans le même temps, son énergie potentielle de pesanteur va diminuer avec son altitude. L’énergie cinétique et l’énergie potentielle de pesanteur s’échangeant l’une l’autre, l’énergie mécanique se conserve.
Lorsqu’un objet n’est soumis à aucun frottement :
Un objet d’une masse de 1 kg, qui est lâché à 300 m d’altitude. Le graphe suivant présente l’évolution des énergies mécaniques, cinétiques et potentielles de pesanteur. On constante qu’à mesure que le corps perd son énergie potentielle (courbe verte), il gagne de l’énergie cinétique (en rouge). La somme des deux est bel et bien constante (courbe bleue). On notera que l’objet touchera le sol en moins de 8 s.
On a ici fait l’hypothèse de la chute libre ; on a ainsi négligé certaines forces, telles que les frottements de l’air, ou encore la poussée d’Archimède.
Chute avec frottements:
En cas de chute dans un fluide, un solide est soumis à des frottements exercés par ce fluide. Son énergie mécanique diminue. Elle n’est pas détruite mais se dissipe par transfert thermique, ce qui se traduit par un échauffement du solide ou de son environnement.
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