Cours de Première – Energie d un objet ponctuel en mouvement
Energie potentielle de pesanteur
L’énergie potentielle de pesanteur d’un objet ponctuel est l’énergie que possède cet objet du fait de son poids et de son altitude. On qualifie cette énergie de potentielle car elle ne s’est pas encore exprimée.
Ainsi un vase sur une table est attiré par la Terre, mais il ne va pas forcément tomber et se briser au sol.
Un objet situé à une altitude z, dont l’origine est choisie arbitrairement, possède une énergie potentielle de pesanteur Epp.
Avec Epp en Joules (J), m la masse en kilogramme (kg), g l’intensité de pesanteur en newton par kilogramme (N.kg-1) et z l’altitude, repérée sur un axe (Oz) orienté vers le haut, en mètres (m).
Si on change la position de l’origine O, la valeur de l’énergie potentielle de position change également. Il ne faut donc pas oublier, avant d’utiliser la relation donnant l’énergie potentielle de pesanteur de définir l’origine O du référentiel d’étude.
Energie cinétique
L’énergie cinétique est l’énergie que possède un objet du fait de son mouvement. Elle est proportionnelle à la masse m de l’objet et au carré de sa vitesse v.
L’énergie cinétique d’un objet en mouvement de translation est donnée par la relation :
Avec Ec en Joules (J), m en kilogramme (kg) et v en mètres par seconde (m.s-1).
Un objet effectue un mouvement de translation si tout segment, formé par deux points quelconques A et B appartenant à l’objet, restent toujours parallèles à lui-même.
Le mouvement d’un corps dépend du référentiel d’étude. Il en est de même pour la vitesse et donc l’énergie cinétique de ce corps.
Ainsi, les passagers d’un train ont une vitesse nulle et donc une énergie cinétique nulle dans le référentiel lié à ce train. Dans le référentiel terrestre, en revanche, leur vitesse est celle du train et leur énergie cinétique est donc non nulle
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