Cours 3ème Pro-11 V4
1- Introduction
L’énergie mécanique existe sous deux formes : - L’énergie cinétique
- l’énergie potentielle de pesanteur
2- L’énergie cinétique
Un objet en mouvement possède de l’énergie cinétique.
Plus l’objet en mouvement a une vitesse importante, plus son énergie cinétique est grande.
Plus l’objet en mouvement a une masse importante, plus son énergie cinétique est grande.
L’énergie cinétique
dépend donc de la masse
et de la vitesse
. L’expression de l’énergie cinétique est donnée par la relation suivante :Cette relation montre que :
- si la masse est multipliée par 2, l'énergie cinétique est multipliée par 2 ; - si la vitesse est multipliée par 2, l'énergie cinétique est multipliée par 4 ;
3- Application
Exercice n°1
:
un cycliste en vélo roule à une vitesse de sur la route. La masse totale (Cycliste + vélo) est de .1-1 Convertir la vitesse en m/s 1-2 Calculer son énergie cinétique.
symbole
Grandeur L’énergie La masse vitesse
Unités internationales
Le joule
Le kilogramme
mètre par seconde
Expérience :
l’énergie cinétique Application de la
formule
Conversion de la vitesse
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Exercice n°2 : Une formule 1 roule à atteint une vitesse de 288 km/h.
La masse totale (Voiture + pilote) est de 700 kg.
2-1 Convertir la vitesse en mètre par seconde (m/s).
2-2 Calculer l’énergie cinétique.
Exercice n°3 : Le TGV a une masse de , il circule sur une portion de voie à .
3-1 Convertir la vitesse en mètre par seconde (m/s).
3-2 Convertir la masse en kilogrammes. ( ) 3-3 Calculer l’énergie cinétique.
4- Evolution de l’énergie cinétique
En appliquant la formule on s’aperçoit que l’énergie cinétique augmente avec la vitesse.
5- Conversion de l’énergie cinétique
L'énergie cinétique acquise par un véhicule (ou un objet quelconque) va diminuer lorsque la vitesse va diminuer. Mais cette énergie ne peut pas disparaître. Elle ne peut que se transformer en une autre énergie.
Lors d'un freinage ; l'énergie cinétique se transforme principalement en énergie thermique (chaleur) au niveau des freins.
Lors d'une collision entre un obstacle fixe et un véhicule en mouvement, l'annulation quasi instantanée de l'énergie cinétique du véhicule engendre une violente déformation du véhicule et des objets heurtés. Plus la vitesse augmente plus les dégâts occasionnés aux véhicules, obstacles et passagers sont importants.
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6- L’énergie potentielle
L’énergie potentielle d’un objet est liée à sa position par rapport au sol. Elle dépend de la masse de l’objet.
L’énergie potentielle
dépend donc de la masse et de l’altitude . L’expression de l’énergie potentielle est donnée par la relation suivante :g : représente une constante Intensité de la pesanteur. (g = 10 N.kg-1)
Exercice n°1 : Une pomme de sur une branche se trouve à du sol.
1-1 Convertir la masse en kilogramme 1-2 Calculer son énergie potentielle
Exercice n°2
:
Lors d’une figure de freestyle, une kitesurfeuse de masse m = , s’élève à une hauteur de , au dessus de la mer. En prenant le niveau de la mer comme référence, calculer son énergie potentiel de pesanteur au point le plus haut.Application n°3 : Un vase de masse posé sur le bord d’une table à une hauteur au dessus du sol. Calculer l’énergie potentielle de pesanteur.
symbole EP M h
Grandeur Energie potentielle masse Altitude Unités
internationales
Joule
Kilogramme
mètre
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7- Conservation de l’énergie
L’énergie mécanique d’un système est égale à la somme de l’énergie cinétique + l’énergie potentielle de pesanteur. Elle se traduit par l’égalité suivante :
Au temps (départ)
① Quelle est la vitesse de la balle ?
② Que vaut son énergie cinétique ?
③ Que peut-on dire de son énergie potentielle ?
Au temps (arrivée sur le sol)
① Que vaut son énergie cinétique ?
② Que peut-on dire de son énergie potentielle ?
Lors d’une chute d’un objet l’énergie mécanique
se conserve.Chute d’une balle chronophotographie
Résumé du cours Dessin animé Energie cinétique et
Energie potentielle
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3- Application
Une balle de golf d’une masse de tombe en chute libre sans vitesse initiale d’une hauteur de par rapport au sol.
① Que peut-on dire de l’énergie potentielle, cinétique et mécanique lors de la chute.
② Calculer l’énergie mécanique lorsque la balle se trouve à 10 mètre de hauteur.
③ Que vaut l’énergie potentielle lorsque la balle arrive sur le sol ?
④ L’énergie mécanique restant constante , Calculer la vitesse de la balle.
