Objectifs

• Définir et distinguer énergie cinétique, énergie potentielle gravitationnelle et énergie mécanique.
• Comprendre la conservation de l'énergie dans un système sans frottement.
• Utiliser les formules pour calculer Ec, Ep et Em et interpréter les résultats.

Notions clés

• Énergie cinétique: Ec = 1/2 × m × v^2
• Énergie potentielle gravitationnelle: Ep = m × g × h
• Énergie mécanique: Em = Ec + Ep
• Conservation de l'énergie mécanique: si les frottements sont négligeables, Em est constant.
• Travail et énergie: le travail des forces non conservatives Wnc modifie Em selon Wnc = ΔEm.

Formules essentielles

• Ec = 1/2 × m × v^2
• Ep = m × g × h
• Em = Ec + Ep
• Puissance: P = ΔW / Δt = F · v
• Variation d'énergie: ΔEc = Wtot et ΔEm = Wnc

Exemples et interprétation

Exemple 1: Chariot descendant une rampe sans frottement. À la base (hauteur h0), Ep est maximal et Ec minimal. En bas (hauteur h bas), Ep est faible et Ec est maximal. Em reste constant.

Exemple 2: Poussée horizontale sur une surface avec frottement: Em diminue avec le travail des frottements; l'énergie mécanique n'est plus constante.

Exercices rapides

1. Un bloc de masse m = 2 kg se déplace à v = 3 m/s. Calculez Ec.
2. Le même bloc est à une hauteur h = 5 m. Calculez Ep et Em si h = 5 m et v = 0.
3. Si v = 4 m/s à la hauteur h = 2 m, que vaut Em?