COMPRENDRE LOIS ET MODELES

Ch 13 : Principe de conservation de l’énergie

I) Energies d’un objet 1) Energie cinétique Un objet en mouvement possède de l’énergie liée à sa vitesse. Cette énergie dépend aussi de sa masse. L’énergie cinétique Ec d’un objet de masse m, possédant la vitesse v , est donnée par la relation: 1 v en m.s-1 Ec = m v2 m en kg 2 Ec en joule (J) 2) Energie potentielle de pesanteur L’énergie potentielle de pesanteur EP d’un solide est l’énergie qu’il possède du fait de son altitude par rapport à la Terre. Elle est donnée par la relation: Ep = m g z m: masse en kg g: intensité de la pesanteur z : altitude (m), l’axe (Oz) orienté vers le haut, et l’origine O est choisie telle que Ep = 0 à z = 0

II) Conservation ou non de l’énergie mécanique 1) Energie mécanique d’un système Somme des énergies cinétique et potentielle des objets constituant le système Em = Ec + Ep 2) Cas de la chute libre Un corps est en chute libre quand il n’est soumis qu’à son poids ou quand les autres forces qu’il subit peuvent être négligées. Dans ce cas, il y a conservation de l’énergie mécanique: Em = Ec + Ep = constante. L’énergie cinétique et l’énergie potentielle de pesanteur s’échangent l’une et l’autre.

II) Conservation ou non de l’énergie mécanique 2) Cas de la chute libre

II) Conservation ou non de l’énergie mécanique 3) Mouvement avec frottement Cas d’une chute dans un fluide visqueux avec vitesse initiale nulle:. Ec augmente puis devient constante. Ep ne cesse de diminuer. L’énergie mécanique Em décroît. Lorsqu’un solide chute avec frottements, son énergie mécanique diminue. Exemple : Entrée dans l’atmosphère de la station Mir Mars 2001 La dissipation de l’énergie mécanique est due à un transfert thermique: l’agitation thermique microscopique du solide et de son environnement augmente.

III) Conservation de l’énergie 1) Diverses formes d’énergie d’un système Photo a b c d Système Soleil Cycliste+vélo Lampe Bûches Forme d’énergie Nucléaire Mécanique Electrique Chimique Mode de transfert Transfert par rayonnement Transfert thermique et par forces de frottement Transfert thermique et par rayonnement

III) Conservation de l’énergie 2) Mode de transfert d’énergie Photo e f g h Système Eolienne Moteur Muscle Barrage Conversion d’énergie opérée Mécanique → Electrique Electrique → Mécanique Chimique →

III) Conservation de l’énergie 2) Mode de transfert d’énergie Les échanges d’énergie d’un système avec l’extérieur peuvent se faire selon trois modes: -Transfert par des forces extérieures Ex : Transfert d’énergie au traîneau  mouvement du traîneau -Transfert par rayonnement Ex: Cuisine solaire  chauffage de l’eau d’une casserole -Transfert thermique Ex : Fusion du glaçon  diminution de la température du liquide

III) Conservation de l’énergie 3) Principe de la conservation de l’énergie L’énergie est une grandeur qui ne peut être ni crée ni détruite. Si le système n’échange pas d’énergie avec le milieu extérieur, son énergie totale reste constante. S’il échange de l’énergie avec le milieu extérieur, l’augmentation ou la diminution de son énergie totale est égale à l’énergie transférée.