Cours de tleS sur l’énergie mécanique – Terminale
L’énergie mécanique se définit comme la somme des énergies potentielle et cinétique.
Energie cinétique et énergie mécanique
- Soit M un point matériel de masse m se déplaçant dans un référentiel R, son vecteur vitesse. L’énergie cinétique de M vaut Elle s’exprime en joules.
- Parmi les forces s’exerçant sur M, on distingue les forces conservatives et les forces non conservatives. A chaque force conservative est associée une énergie potentielle, la somme des énergies potentielles est notée (il n’est pas nécessaire que les références soient communes). L’énergie mécanique de M, notée , est la somme de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle. Elle s’exprime en joules :
Conservation de l’énergie mécanique dans le cas des systèmes conservatifs
- Soit M un point matériel de masse m se déplaçant dans un référentiel R avec la vitesse , soumis à un ensemble de forces toutes conservatives. Dans ce cas, l’énergie mécanique est une grandeur constante au cours du mouvement de M : Si on note A et B les positions initiale et finale de M, alors :
- La conservation de l’énergie mécanique donne une relation entre des grandeurs métriques (x, z, r) présentes dans les énergies potentielles et les vitesses Une lecture attentive de l’énoncé permet de voir si ce sont bien certaines de ces grandeurs qui sont données, les autres qui sont demandées, et de confirmer que cette loi est celle à utiliser.
Cas des systèmes non conservatifs
- Si au moins une force subie par le mobile M n’est pas conservative, alors l’énergie mécanique n’est pas constante en général.
- Si la seule force dissipative est une force de frottement, alors l’énergie mécanique décroit au cours du mouvement. Sa variation est égale au travail de la force de frottement.
- Concrètement, il est possible de calculer ce travail dans le cas suivant. Si la seule force dissipative est une force de frottement de norme constante et que le déplacement de A à B est rectiligne, alors :
