Programme

Physique-Chimie (Spé) — Mouvement et interactions

Énergie mécanique et sa conservation

Énergie cinétique, potentielle, mécanique, conservation et transferts

Résumé synthétiqueFiche en 5 sectionsQuiz de 10 questionsGratuit, sans pub

Résumé

L'énergie mécanique d'un système est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle de pesanteur : $E_m = E_c + E_{pp}$. L'énergie cinétique $E_c = \dfrac{1}{2}\,m\,v^2$ dépend de la masse et de la vitesse (au carré !). L'énergie potentielle de pesanteur $E_{pp} = m\,g\,z$ dépend de la masse, de $g \approx 9{,}81\ \mathrm{m/s^2}$ et de l'altitude. Quand un objet chute sans frottement, $E_m$ se conserve : ce que perd $E_{pp}$, $E_c$ le gagne (l'objet accélère). Avec des frottements, $E_m$ diminue car une partie est dissipée sous forme thermique. Le théorème de l'énergie cinétique relie la variation de $E_c$ au travail des forces : $\Delta E_c = \sum W(\vec{F})$.

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Questions fréquentes

Les points clés à retenir sur Énergie mécanique et sa conservation, extraits du quiz de révision.

L'énergie cinétique d'un objet de $2\ \mathrm{kg}$ se déplaçant à $3\ \mathrm{m/s}$ vaut :
Réponse :
$9\ \mathrm{J}$
$E_c = \dfrac{1}{2}\,m\,v^2 = \dfrac{1}{2} \times 2 \times 3^2 = \dfrac{1}{2} \times 2 \times 9 = 9\ \mathrm{J}$.
Si la vitesse d'un objet double, son énergie cinétique :
Réponse :
Quadruple
$E_c = \dfrac{1}{2}\,m\,v^2$. Si $v \rightarrow 2v$, alors $E_c \rightarrow \dfrac{1}{2}\,m\,(2v)^2 = \dfrac{1}{2}\,m \times 4v^2 = 4\,E_c$. L'énergie cinétique quadruple.
L'énergie mécanique $E_m$ est égale à :
Réponse :
$E_c + E_{pp}$
L'énergie mécanique est la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle : $E_m = E_c + E_{pp}$.
Lors d'une chute libre (sans frottement), l'énergie mécanique :
Réponse :
Se conserve
Sans frottement, $E_m$ se conserve. $E_{pp}$ se transforme en $E_c$ (l'objet accélère en descendant) mais leur somme reste constante.