Définition de l'énergie mécanique d'un système

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• Énergie mécanique d'un système : E_m = E_c + E_pp = 1/2 m v^2 + m g z • Elle s'exprime en joules (J) et se calcule à un instant donné • E_c dépend du référentiel d'étude ; E_pp dépend de l'origine des altitudes choisie • Seules les variations E_m entre deux instants ont un sens physique

Le cours

Définition de l'énergie mécanique d'un système • Énergie mécanique d'un système : E_m = E_c + E_pp = 1/2 m v^2 + m g z • Elle s'exprime en joules (J) et se calcule à un instant donné • E_c dépend du référentiel d'étude ; E_pp dépend de l'origine des altitudes choisie • Seules les variations E_m entre deux instants ont un sens physique Définition • L'énergie mécanique d'un système de masse m, animé d'une vitesse v et situé à l'altitude z, est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle : E_m = 1/2 m v^2 + m g z • Elle peut augmenter (un moteur, une personne qui pousse fournit de l'énergie), diminuer (frottements) ou rester constante (chute libre, pendule sans frottement). Méthode : calculer une énergie mécanique 1. Préciser le système et le référentiel (le plus souvent terrestre). 2. Choisir l'origine des altitudes et orienter l'axe (Oz) vers le haut. 3. Convertir m en kg, v en ms^-1, z en m. 4. Calculer E_c et E_pp séparément, puis les additionner. • Mini-exemple : une skieuse de 60\ kg à 10\ ms^-1, 20\ m au-dessus du bas de la piste : E_m = 3\,000 + 60 9,81 20 14\,800\ J. Astuce et méthode clé Calcule séparément E_c et E_pp, avec leur unité, avant de les additionner : tu repères ainsi tout de suite laquelle domine (pour un avion en altitude, c'est E_pp ; pour une voiture sur le plat, c'est E_c). Piège classique à éviter Additionner des grandeurs dans des unités différentes : avec v en km/h ou m en tonnes, 1/2 m v^2 n'est pas en joules. Pour un avion de 1,1\ t à 180\ km/h, il faut prendre m = 1\,100\ kg et v = 50\ ms^-1.

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