TP : L`énergie associée à la notion de pesanteur

TP : L’énergie associée à la notion de pesanteur
Objectif
1 ère partie : Réinvestissement des connaissances des cours précédents. Utilisation du théorème de l’Ec.
2 ème partie : Construire le concept difficile d’énergie potentielle de pesanteur.
I) Travail du poids et théorème de l’énergie cinétique
Représentez graphiquement les forces qui agissent sur la balle (diagramme objets-interactions, pas de
frottement sur une courte distance).
Problème : la mise en mouvement est d’autant plus importante que la masse est élevée et simultanément la mise
en mouvement de l’objet est d’autant plus lente que l’objet est de masse importante ( notion de masse inertielle).
Diagramme d’énergie, Application du théorème de l’Ec.
Les 2balles doivent se déplacer parallèlement.
A partir du film « chute 2 balles », comment montrer que le poids est la seule force extérieures exercée sur la
balle : à partir du lâché, Ec doit être proportionnelle à x (dénivellation verticale parcourue depuis lâché) et le
coefficient de proportionnalité doit être égal à P.
Travail du poids Diagramme d’énergie Théorème de l’énergie cinétique
Utiliser le théorème de l’énergie cinétique, c’est mettre l’accent sur l’idée que le transfert d’énergie associée à l’action de la
pesanteur est considéré comme non récupérable.
Un autre choix possible pour traiter le problème : considérer l’énergie associée
à la position relative d’un objet par rapport au centre de la terre comme une
contribution au capital d’énergie récupérable : notion d’énergie potentielle de
pesanteur et théorème de l’énergie mécanique.
II) Notion d’énergie potentielle de pesanteur et théorème de l’énergie mécanique.
Considérer, l’énergie associée à la position relative de la balle par rapport à la terre comme constitutive du capital (au même titre,
par exemple, que l’énergie cinétique), c’est mettre l’accent sur l’idée de récupération possible (à la descente).
Dicter : On appelle « Energie potentielle de pesanteur » (généralement notée Epp), l’énergie d’un solide en interaction avec la
Terre situé à l’altitude z. Cette énergie accumulée par le solide varie donc avec l’altitude z à laquelle il se trouve”
Plus l’altitude d’un objet est élevée, plus le solide possède une énergie potentielle de pesanteur forte.
 insister sur système en interaction avec la terre.
 Mg(za – zb) correspond à l’énergie cédeé par la balle de A à B. Cette énergie est récupérable
( lors de la descente ). Ce terme représente donc la variation de l’énergie potentielle de pesanteur du skieur
en interaction avec la Terre. Elle correspond exactement au travail du poids qu’on sait ne pas dépendre du
chemin suivi.
 Nous définirons, par conséquent, celle-ci par la relation Epp = M.g.z
Notion d’énergie potentielle Diagramme d’énergie : changement de système Théorème de
l’énergie mécanique
Utiliser le théorème de l’énergie mécanique, c’est mettre l’accent sur l’idée que le transfert d’énergie associée à l’action de la
pesanteur est considéré comme récupérable.
Faire déterminer dans un colonne l’Epp quand référence :
Epp=o en haut
Epp=0 en bas
Tracer Ec , Epp , Ec+Epp en fonction du temps
Diagramme d’énergie, insister sur système en interaction avec la terre.
Conservation de l’Em quand seul force prépondérante est le poids.
Théorème de l’Em