Travail mécanique, énergie

Plan Introduction Observations Travail mécanique (F constante) Travail mécanique (F varie) Energie cinétique Energie potentielle Lien entre travail et énergie potentielle Forces non conservatives Fonction énergie potentielle Conservation de l'énergie mécanique

I introduction courte L'énergie n'est pas un vecteur Utiliser l'énergie est donc plus facile Pour pouvoir utiliser cet outil puissant, il faut : Connaître les différentes formes d'énergie Savoir les manipuler

II Observations Le lancer du poids Le lance pierre

III Le travail mécanique d'une force Cas où la force est constante sur le trajet DA

III Le travail mécanique d'une force Cas où la force n'est pas constante sur le trajet DA, on somme des travaux élémentaires Exemple de la force d'un ressort : exercice

IV Energie cinétique Le travail des forces extérieures est égal à la variation d’énergie cinétique

V Energie potentielle Oz L'énergie potentielle de pesanteur correspond à la possibilité de tomber. Le poids, est la force liée à l'énergie de pesanteur, il est dirigé dans le sens où l'énergie décroît. « La force descend les potentiels » Oz

VI Lien entre travail d'une force et énergie potentielle La variation d'énergie potentielle sur le trajet D -> A est égale à l'opposé du travail de la force. Cas du poids Cas du ressort

VII Forces non conservatives Certaines forces ne peuvent pas définir une énergie potentielle : les forces de frottements principalement. Explication : les forces de frottemnents ont un travail qui dépend du chemin suivi, les forces conservatives (poids ressort) ont un travail qui dépend uniquement des points de départ et d'arrivée. La force de frottement dans un fluide a un travail toujours négatif.

VIII Fonction énergie potentielle La fonction n'est connue que par ses variations, donc « à une constante près ». Si on choisit une origine (pratique), un point où Ep = 0, la fonction Ep(x) est définie. Visualisation de Ep (x) ressort Cas d'un déplacement D->A

Energie potentielle d’un mobile lié à un ressort de raideur 2N.m-1

IX Conservation de l'énergie mécanique La conservation de l'énergie d'un système isolé, fermé, est un principe de base de la physique. Les systèmes mécaniques qui satisfont ce principe sont dits conservatifs. Em =Ec + Ep constante dans le temps Deux formes d'énergies Ec et Ep s'échangent sans pertes.

Visualisation énergétique de la conservation de l’énergie

Applications Mouvement de type trampoline Transferts d’énergie au cours de la montée, de la descente.