c. Application à la chute libre d’un système.
Une bille de masse m = 100 g est lâchée sans vitesse initiale d’une hauteur de 10 m mesurée par
rapport au niveau du sol. A quelle vitesse touchera-t-elle le sol ?
En appliquant mot à mot le théorème de l’énergie cinétique, il faut d’abord définir entièrement
l’état initial et l’état final :
Etat initial (A) :
Le système est à une hauteur : .
Sa vitesse est nulle : .
L’énergie cinétique de la bille au départ :
.
Etat final (B) :
Le système est au niveau du sol : .
Sa vitesse est inconnu : : c’est la vitesse que l’on recherche.
L’énergie cinétique de la bille au moment où elle touche le sol :
.
Le travail des forces appliquées :
La bille est soumise à son seul poids : .
Entre les positions A et B, la force poids effectue un travail :
.
Application du théorème de l’énergie cinétique :
Il suffit d’égaler les expressions :
d’où : .
3. L’énergie potentielle de pesanteur ou gravitationnelle.
Elle est liée à la position du système.
L’énergie potentielle (de pesanteur) d’un système situé à une altitude z, mesurée sur un axe
ascendant par rapport au sol, a pour expression :