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:

Ec(B) - Ec(A) = WAB() + WAB()

=>

Ec(B) - Ec(A) = m.g.(zA - zB) + WAB()

=>

0 - 0 = m.g.(zA - zB) + WAB()

=>

 WAB() = - m.g.(zA - zB)

=>

 WAB() = m.g.(zB - zA)

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.

Epp = m.g.z
   avec    Epp

Energie potentielle de pesanteur en joules (J).

m

Masse du solide en kilogrammes (kg).  

z

Altitude du solide en mètres (m).

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.

Vous avez aimé l’article ?

Aucune information ? Sérieusement ?Ok, nous tacherons de faire mieux pour le prochainLa moyenne, ouf ! Pas mieux ?Merci. Posez vos questions dans les commentaires.Un plaisir de vous aider ! :) (3,00/ 5 pour 2 votes)
Loading...

Olivier

Professeur en lycée et classe prépa, je vous livre ici quelques conseils utiles à travers mes cours !

Vous avez aimé
cette ressource ?

Bravo !

Téléchargez-là au format pdf en ajoutant simplement votre e-mail !

{{ downloadEmailSaved }}

Votre email est invalide