Le travail et l’énergie potentielle de pesanteur 1ère Bac explique le mouvement des objets en chute. L’énergie mécanique combine l’énergie due à la vitesse et celle due à l’altitude. Maîtriser le travail et l’énergie potentielle de pesanteur 1ère bac est essentiel pour résoudre facilement les problèmes de physique. Nous allons voir les points fondamentaux de ce chapitre.
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L’Énergie Potentielle de Pesanteur (Epp)
Un objet en hauteur possède une énergie en réserve. C’est l’énergie potentielle de pesanteur. Elle est due à l’attraction de la Terre. Si tu lâches l’objet, cette énergie se libère et le met en mouvement.
La formule est simple. Elle relie la masse, la gravité et l’altitude.
Epp = m ⋅ g ⋅ z
L’énergie potentielle de pesanteur s’exprime en joules (J). La masse m est en kilogrammes (kg). La gravité g vaut environ 9,81 N/kg sur Terre. L’altitude z est en mètres (m).
Tu dois toujours définir une altitude de référence. C’est le niveau où tu décides que z = 0. Le plus souvent, on choisit le sol. Si tu veux revoir les bases de la mécanique, consulte le cours sur la rotation d’un solide autour d’un axe fixe.
L’Énergie Mécanique (Em)
L’énergie mécanique est la somme de deux énergies.
D’abord l’énergie cinétique (Ec), liée à la vitesse.
Ensuite l’énergie potentielle de pesanteur (Epp), liée à l’altitude.
L’énergie mécanique représente l’énergie totale du système à un instant donné.
Em = Ec + Epp
Em = ½ m ⋅ v² + m ⋅ g ⋅ z
La vitesse v de l’objet s’exprime en mètres par seconde (m/s).
La Conservation de l’Énergie Mécanique
Imagine un objet en chute libre, sans frottements de l’air. Son énergie mécanique reste constante durant toute la chute. On dit qu’elle se conserve.
Cette conservation s’applique quand seule la force du poids travaille.
L’énergie change simplement de forme. En haut, l’objet a beaucoup d’Epp et peu d’Ec. En tombant, l’Epp diminue et se transforme en Ec. Mais la somme Em ne change pas.
Em (début) = Em (fin)
La Non-Conservation avec Frottements
Dans la réalité, des forces comme les frottements de l’air existent. Ces forces font “perdre” de l’énergie mécanique. L’énergie n’est pas détruite. Elle est transformée en chaleur.
Dans ce cas, l’énergie mécanique du système diminue.
ΔEm = W(f)
ΔEm est la variation de l’énergie mécanique. W(f) représente le travail des forces de frottement. C’est une valeur négative.
Si des frottements agissent, l’énergie mécanique finale sera toujours inférieure à l’énergie mécanique initiale. Tu peux t’entraîner sur ces notions en consultant nos exercices sur le travail et l’énergie potentielle de pesanteur.
