Energie cinétique, potentielle, mécanique
Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement. L’unité d’énergie utilisée en Physique est le Joule (J).
I. Energie cinétique :
L'énergie cinétique est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement.
Expression :
Analyse dimensionnelle de l’énergie : à partir de l’expression donnée ci-dessus, à quoi équivaut 1 Joule ?
II. Energie potentielle de pesanteur
1. Energie potentielle :
C’est l’énergie que possède un système en raison de l’interaction entre différentes parties d’un système.
Lors de l’ouverture des vannes d’un barrage, l’eau initialement immobile gagne de l’énergie cinétique.
Avant l’ouverture des vannes, de l’énergie était stockée.
A quoi est due cette énergie « potentielle » ?
2. Energie potentielle de pesanteur : a. Définition :
C’est l’énergie d’un système {objet de masse m ; Terre} due à l’interaction gravitationnelle entre l’objet et la Terre.
b. Variation d’énergie potentielle de pesanteur :
Pour soulever la charge de masse m, l’opérateur doit fournir une énergie qui lui permet de vaincre l’attraction gravitationnelle entre la charge et la Terre.
La charge gagne de l’énergie sous forme d’énergie potentielle.
La quantité d’énergie gagnée est : mgh
Epp G1
G2
h
c. Expression de l’énergie potentielle de pesanteur pour une position donnée :
▪ On attribue l’énergie potentielle au système {objet-Terre}, la valeur :
où z est l’altitude par rapport à niveau de référence à définir
et Cste est une constante car l’énergie potentielle ne peut être définie de façon absolue
Lorsqu’on calcule l’énergie potentielle d’un système, il faut donc commencer par définir une origine des énergies potentielles.
Par commodité, on choisit souvent : Epp 0 pour z 0 ce qui induit L’énergie potentielle s’exprime alors de façon suivante à l’altitude z :
▪ On remarque que l’énergie potentielle peut prendre des valeurs négatives pour z < 0.
III. Energie mécanique d’un système :
L’énergie mécanique d’un système est la somme de ses énergies potentielles et de son énergie cinétique :
Pour le système {objet de masse m en mouvement + Terre} :
IV. Principe de conservation de l’énergie :
