C. Guibal 1ère S phys- 3. Mécanique : W(F) : mode de transfert d’énergie (Ec, Epp, Em) 1/3
MECANIQUE Partie D :
TRAVAIL d’une FORCE : un MODE de TRANSFERT de l'ENERGIE
Travail et énergie cinétique.
Etude de la chute libre d’un corps au voisinage de la Terre.
Interprétation énergétique. Définition de l’énergie cinétique.
Généralisation pour un solide en translation soumis à diverses forces : théorème de l’énergie cinétique.
Travail et énergie potentielle de pesanteur
Définition de l’énergie potentielle Epp
Transformation d’énergie potentielle en énergie cinétique dans le cas de la chute libre.
« Un choc à 50 km.h-1 est équivalent à une chute du 4ème étage »
Que pensez-vous de cette indication donnée lors d’une campagne de la prévention routière ?
1- TRAVAIL du POIDS d’un CORPS en CHUTE LIBRE - TRANSFERT d'ENERGIE CINETIQUE
(voir TP)
1- 1 Expérience : Chute libre, sans vitesse initiale, d'une petite bille en
acier dans le référentiel terrestre
La courbe 1 montre que Vi n’est pas une fonction linéaire de la hauteur de chute H :
La courbe 2 montre que Vi ² est fonction linéaire de la hauteur de chute H
On peut donc écrire :
Le coefficient directeur est :
K =
En classe terminale on verra que 1 m.s-² = 1 N.kg-1. Comparer cette valeur à la valeur du
champ de pesanteur g = 9,80 N.kg-1 :
K =
Ce résultat expérimental n'est pas une simple coïncidence, la démonstration théorique sera
donnée en classe terminale.
La relation devient :
Cette expérience montre que le travail du poids de la bille a permis de mettre en
mouvement la bille en lui transmettant de l’énergie sous forme énergie cinétique.
Le travail W( ) et l’énergie cinétique s'expriment en joule (J).
1- 2 Définition de l'énergie cinétique d'un solide en translation
Unités : Ec est en joule (J), m est en kilogramme (kg), v est en mètre par seconde (m.s-1).
L’énergie cinétique de la bille a varié puisque elle était nulle au départ.
On peut généraliser ce résultat en énonçant le théorème de la variation de l'énergie cinétique.