1ère S Comprendre 11 : Energie mécanique page 1/2 ENERGIE MECANIQUE 1 Généralités sur les mouvements 1ère S Le mouvement d'un objet n'est pas le même pour tous les observateurs, il dépend de la référence utilisée pour le décrire. possèdent à chaque instant la même vitesse). Un solide qui n’est pas en translation possède une énergie cinétique mais son expression n’est pas Ec = ½×m×v² Au voisinage de la Terre, un objet de masse m situé à une altitude z possède l’énergie potentielle de pesanteur : Un référentiel est constitué par un solide de référence (par rapport auquel on repère les positions de l'objet en mouvement) auquel on associe un repérage des dates. terrestre → …………………………………………………………… géocentrique → ……………………………………………………… héliocentrique → ……………………………………………..……… 1.2 Trajectoire Dans un référentiel donné, la trajectoire d'un point est l'ensemble des positions successives occupées par ce point au cours de son mouvement si la trajectoire d'un point est une droite : le mouvement est …………… si la trajectoire d'un point est un cercle : le mouvement est …………..… si la trajectoire d'un point est quelconque : le mouvement est …………… 1.3 Vitesse La vitesse moyenne d'un point est la longueur parcourue par ce point divisée par la durée du parcours. Si entre deux instants t1 et t2, la distance par courue par le point l alors la vitesse moyenne est : vm = ou vm = l est la longueur parcourue en ……. ∆t = t2 – t1 est la durée du parcours en … l'unité de vitesse est le …….. une autre unité est le ……………… 1 ……… = ………… La valeur de la vitesse instantanée (ou vitesse) d'un point à un instant t donné est considérée comme étant la vitesse moyenne de ce point sur un intervalle de temps le plus petit possible encadrant l'instant considéré. Calculs de vitesses instantanées. : vi = M (i −1)M (i +1) t (i +1) − t (i−1) avec t(i+1) – t(i-1) = 2τ τ :durée très petite (la plus petite permise par la mesure) 2 Energie cinétique Un solide de masse m animé d’un mouvement de translation de vitesse v dans un référentiel donné possède l’énergie cinétique : Ec = m : masse en …… v : vitesse en ……….1 EPP = m en ………. g en ………………… z en …….. EPP en ……. Remarques : EPP dépend de la référence des altitudes (souvent le niveau du sol) elle est donc définie à une constante près et peu être négative. Par contre la variation d’énergie potentielle de pesanteur (donc la réalité physique) ne dépend pas de cette référence. L’altitude qui intervient dans la relation est en fait l’altitude du centre d’inertie ou centre de gravité G de l’objet. 4 Energie mécanique Remarques : la trajectoire dépend du référentiel choisi • • • page 2/2 3 Energie potentielle de pesanteur 1.1 Référentiel et repère Exemples de référentiels : Comprendre 11 : Energie mécanique Dans un référentiel donné, un solide est en translation lorsqu’un segment reliant deux de ses points reste parallèle à lui-même au cours du mouvement (tous les points d’un solide en translation Ec en ……………… Remarques : La vitesse dépendant du référentiel d’étude, l’énergie cinétique en dépend elle aussi. Lorsque la masse double, l’énergie cinétique double, mais lorsque la vitesse double, l’énergie cinétique quadruple (voir accident lié à la vitesse). 4.1 Définition L’énergie mécanique d’un objet à un instant donné est la somme, à cet instant de son énergie cinétique et de son énergie potentielle de pesanteur : Em = Remarques : L’énergie cinétique dépendant du référentiel d’étude, l’énergie mécanique en dépend elle aussi. L’énergie potentielle de pesanteur dépendant de la référence des altitudes, l’énergie mécanique en dépend elle aussi. 4.2 Conservation de l’énergie mécanique Lorsqu’un objet évolue sans subir de frottements, son énergie mécanique …………………………………….. : …………………………………………………………………………….. Remarque : La variation d’énergie mécanique est nulle (∆Em = 0) Il ya donc transformation mutuelle d’énergie cinétique en énergie potentielle de pesanteur 4.3 Mouvement avec frottements Pour un mouvement avec frottements, l’énergie mécanique d’un objet ……………. sans cesse. Remarque : L’énergie mécanique diminue donc sa variation est négative : ∆Em < 0 Dans un mouvement avec frottements, la dissipation d’énergie se fait par …………………………………