Chapitre 15 : Formes et principe de conservation de l'énergie

Compétences: -Connaître et utiliser l’expression de l’énergie cinétique d’un solide en translation et de l’énergie potentielle de pesanteur d’un solide au voisinage de la Terre. -Connaître diverses formes d’énergie. -Exploiter le principe de conservation de l’énergie dans des situations mettant en jeu différentes formes d’énergie. -Réaliser et exploiter un enregistrement pour étudier l’évolution de l’énergie cinétique, de l’énergie potentielle et de l’énergie mécanique d’un système au cours d’un mouvement (TP)

I. Les énergies?

1.Energie potentielle de pesanteur E pp = 0 J E pp = mgz en Joule (J) E pp = m g z altitude du solide en (m) en kg intensité de la pesanteur en N. kg -1

l’énergie potentielle est définie à une constante près car elle dépend du choix de l’origine de l’axe Oz. (ex14 p269) 2.Energie cinétique Un camion de 33 tonnes à 110 km/h possède une certaine énergie, c’est l’énergie cinétique

Exercice 14 p a. L'énergie Ep = 0J si origine O prise au niveau du sol. Au premier étage se trouve le champion du monde de rollers sur rampe. 1.b. L'énergie Ep = 0J si origine O prise au niveau du premier étage.

1.c. L'énergie Ep = 0J si origine O prise au niveau du deuxième étage. origine 57,63 m 115,73 m 276,13 m

1.d. L'énergie Ep = 0J si origine O prise au niveau du troisième étage. origine 57,63 m 115,73 m 276,13 m

2. L'énergie potentielle de pesanteur est une valeur algébrique car elle peut être négative ou positive.

L’énergie cinétique d’un corps de masse m et de vitesse v est donnée par la relation : E en J, m en kg et v en m/s Ex 5 p268 Ec = 0,5 x m x v 2

Correction ex 5 Ec = 0,5 x m x v 2 Ec = 0,5 x 4,0 x 10 2 Ec = 2,0 x 10 2 J 2) L’energie est absorbée par le sol sous forme de déformation.

3.L’énergie mécanique L’énergie mécanique d’un système est la somme de son énergie potentielle de pesanteur et de son énergie cinétique : Em = Ec + Epp (en J)

II. L’énergie mécanique se conserve-t-elle ? 1.Evolution sans frottements (courbes TP) En l’absence de frottement, l’énergie mécanique se conserve. 2. En cas de frottements Si le système évolue en subissant des frottements, l’énergie mécanique ne se conserve pas, elle diminue.

III. Principe de conservation de l’énergie L’énergie totale de l’Univers reste constante. Par conséquent, toute diminution de l’énergie d’un système, s’accompagne de l’augmentation de l’énergie d’autres systèmes.

Exemple : une voiture qui freine Une voiture roule. Elle possède donc une énergie cinétique. Le conducteur freine et la voiture s’arrête. Le système (la voiture) a perdu toute son énergie cinétique. Cette énergie cinétique a été transférée au milieu extérieur son forme de chaleur au niveau des freins. Le transfert thermique est responsable de la dissipation d'énergie.

Exemple : mélange eau tiède et glaçon dans un calorimètre. Voir TP Exercices: 22,24,31 et 32 p