Thème 3 : L’énergie et ses transferts / CHAP4 L’énergie mécanique

L'énergie cinétique  L'énergie cinétique est l'énergie que possède tout corps en mouvement.

 Lors d'un accident pour une même vitesse, les dégâts occasionnés par un camion sont plus important que pour une voiture: l'énergie cinétique dépend de la masse du corps.  Lors d'un "crash test", les dégâts occasionnés sont plus importants lorsque la vitesse croit: l'énergie cinétique dépend de la vitesse du corps.

Un solide de masse m, animé d'un mouvement de translation de vitesse V, possède une énergie, appelée énergie cinétique: Ec(J) ; m(kg) ; V(m.s-1) comment convertir des km.h-1 en m.s-1 et inversement ?? 1 km.h-1 = m.s-1 , V (km.h-1) = V (m.s-1) / 3,6 V (m.s-1) = V (km.h-1) x 3,6

Calcul de l'énergie cinétique d'un camion de 50 t roulant à 100 km.h-1 Ec = 2.107 J Quelle serait la vitesse d'une voiture de 1000 kg ayant cette énergie cinétique? 200 m.s-1 V = 720 km.h-1

L'énergie potentielle de pesanteur  Comparons de la neige tombée au sommet d'une montagne à la neige tombée en plaine.  Quel est l'effet du poids de la neige? Le poids de la neige a pour effet : - dans la plaine, de tasser la neige - dans la montagne, d’entraîner la neige vers le bas et de créer une avalanche dévastatrice.

 La neige au sommet de la montagne possède de l'énergie en réserve que n'a pas la neige en plaine; cette énergie est libérée au moment de l'avalanche.  Cette énergie dépend - du poids de la neige qui tombe - de la hauteur de chute.

 Un objet de masse m, à l'altitude z possède une énergie, l'énergie potentielle de pesanteur: Ep(J) ; m(kg) ; z(m)  L'énergie potentielle de pesanteur dépend de l'état de référence: Une pierre se trouve 20 m au dessus d’un puits de profondeur 10 m Ep = mgz → son énergie potentielle est : avec z = 20 m origine niveau du sol avec z = 30 m origine au fond du puits

L’énergie mécanique  Un objet en mouvement, à l'altitude z possède une énergie mécanique: Em = Ep + Ec Em(J) ; Ep(J) ; Ec(J) Une balle de tennis de masse 58,0 g est frappée au service par un joueur ; cette balle part de 2,50 m au dessus du sol avec une vitesse de 180 km.h-1 74 J

Conservation de l'énergie mécanique EC Em Ep  Au cours du mouvement d’un objet, son énergie potentielle de pesanteur est convertie en énergie cinétique et inversement.  Si on néglige les frottements au cours du mouvement, les variations d’énergies potentielle et cinétique se compensent:  L'énergie mécanique se conserve

EC Em Ep  Dans le cas ou l’objet, au cours de son mouvement est soumis à des frottements: → l’énergie mécanique ne se conserve pas  L’énergie mécanique perdue se transforme en énergie thermique, en chaleur.

Le wagonnet est laché sans vitesse initiale en A Un wagonnet d'une attraction foraine de type montagne russe voit son énergie potentielle augmenter au détriment de son énergie cinétique lors d'une montée; le contraire se produit au cours d'une descente. Le wagonnet est laché sans vitesse initiale en A  Energie mécanique en A

 Que peut-on dire des énergies mécaniques en B, C et D si on néglige les frottements  Calculer la vitesse du wagonnet en B 13 m.s-1 = 47 km.h-1

 Calculer les vitesses du wagonnet en C et D 15 m.s-1 = 54 km.h-1 8,9 m.s-1 = 32km.h-1