Chapitres
I/ Energie potentielle de pesanteur.
A) Exemple
Soit un objet S passant d'une position A d'altitude zA à une position B d'altitude zB tel que zA<zB sous l'action d'une force 
. D'après le théorème de l'énergie cinétique:
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| Ec(B) - Ec(A) = WAB( |
| => | Ec(B) - Ec(A) = m.g.(zA - zB) + WAB( |
| => | 0 - 0 = m.g.(zA - zB) + WAB( |
| => | WAB( |
| => | WAB( |
) + WAB(Conclusion: Le travail de la force peut être exprimé en fonction de la quantité mgz.
B) Définition
On appelle énergie potentielle de pesanteur d'un solide S de masse m situé à l'altitude z la quantité.
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Remarques:
- L'énergie potentielle de pesanteur d'un solide dépend de son altitude z, c'est à dire de sa position par rapport à la Terre. Elle est due à l'interaction du solide avec la Terre.
- Par convention Epp=0 pour z=0 (normalement au sol), mais il est possible de choisir le niveau de référence pour l'énergie potentielle (Epp=0) à une altitude quelconque.
C) Propriétés
- L'énergie potentielle de pesanteur augmente avec l'altitude.
- Le travail du poids sur un trajet AB est égal à l'opposé de la variation d'énergie potentielle entre les points A et B, en effet:
| DEpp(AB) =Epp(B) - Epp(A) | => | DEpp(AB) = m.g.zB - m.g.zA |
| => | DEpp(AB) = m.g.(zB - zA) | |
| => | DEpp(AB) = - m.g.(zA - zB) | |
| => | DEpp(AB) = - WAB( |
II/ Transformations d'énergie
A) Chute libre
Soit un objet en chute libre d'un point A vers un point B. L'objet est soumis uniquement à son poids et d'après le théorème de l'énergie cinétique:
| Ec(B) - Ec(A) = WAB( | => | Ec(B) - Ec(A) = m.g.(zA - zB) |
| => | Ec(B) - Ec(A) = m.g.zA - m.g.zB | |
| => | Ec(B) - Ec(A) = Epp(A) - Epp(B) | |
| => | Ec(A) + Epp(A) = Ec(B) + Epp(B) |
Conclusion: la somme Ec + Epp (1/2.m.V2 + m.g.z) ne dépend pas de la position, elle garde toujours la même valeur.
| Ec + Epp = constante |
On dit que la somme Ec + Epp se conserve. (ci-dessous le graphique obtenu lors du TP).
Voir le TP
B) Généralisation
Lorsqu'un solide se déplace et que toutes les forces extérieures qui lui sont appliquées, à l'exception du poids, effectuent un travail nul, la somme Ec + Epp est constante.
Remarque: la somme Ec + Epp est quelquefois appelée énergie mécanique. On dit que l'énergie mécanique se conserve.
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