Tout objet au voisinage de la surface de la terre est soumis à son

Energie potentielle de pesanteur :
Tout objet au voisinage de la surface de la terre est soumis à son poids.
[image poids]
Lorsque cet objet est amené à se déplacer (mouvement quelconque, chute… etc.) et que son
altitude varie, le travail de son poids est non nul.
Ce dernier implique donc un échange d’énergie entre l’objet et la terre, cette dernière étant
assimilée comme auteur du poids.
[diagramme échange énergétique]
On associe à tout objet de masse m une grandeur appelée énergie potentielle de pesanteur et
notée Epp. Elle est reliée au travail du poids de l’objet lorsque celui-ci change d’altitude.
Choisissons un point O comme référence pour l’altitude z (z(O)=0).
[image repère]
L’énergie potentielle de pesanteur de l’objet, dont le centre d’inertie a pour altitude z, a pour
expression :
Epp = m.g.z
Unités : Epp en J ; m en kg ; z en m.
Transferts d’énergie dans le cas d’une chute libre
Un objet en chute libre n’est soumis qu’à une seule force : son poids.
On peut se ramener à cette situation idéale lorsque les autres forces auxquelles un objet est
soumis sont négligeables devant le poids de l’objet (exemple : la chute d’une boule de
pétanque ou le lancer de marteau en athlétisme).
Dans ce cas, la quantité Epp + Ec est conservée au cours du mouvement, Ec étant l’énergie
cinétique de l’objet.
Si ce dernier est supposé ponctuel, de masse m et de vitesse v dans le référentiel choisi, on
peut écrire :
Epp + Ec = m.g.z + ½ .m.v2 = constante
Epp+Em
(J)
Epp (J) Ec (J) Em
(J)
2
1.5
1
0.5
0.5
1
1.5
2
t (s)
Transferts d’énergie dans le cas du mouvement d’un solide
soumis à des forces dont seul le poids a un travail non
nul :
La situation précédente peut s’appliquer au cas d’un système soumis à plusieurs forces à la
condition que la somme des travaux des forces corresponde au travail du poids du système.
C’est le cas par exemple du skateur (personnage + planche à roulette) si les forces de
frottements exercées par l’air ou le sol sur le système sont négligeables devant le poids de ce
dernier.
R
P
Le skateur sur cette figure n’est soumis qu’à son poids et la réaction du support, les autres
forces étant supposées négligeables devant ces deux premières.
La réaction du support étant à chaque instant perpendiculaire à la direction du mouvement, le
travail de cette dernière est nulle, quelque soit le déplacement du skateur.
Seul le poids travaille et la quantité Epp + Ec est donc conservée.