COMPRENDRE

LOIS ET MODELES

Ch 13 : Principe de conservation de l’énergie

I) Energies d’un objet

Un objet en mouvement possède de l’énergie liée à sa vitesse. Cette énergie dépend aussi de sa masse.L’énergie cinétique Ec d’un objet de masse m, possédant la vitesse v , est donnée par la relation:

1 v en m.s-1

Ec = m v2 m en kg 2 Ec en joule (J)

1) Energie cinétique

L’énergie potentielle de pesanteur EP d’un solide est l’énergie qu’il possède du fait de son altitude par rapport à la Terre.

Elle est donnée par la relation: Ep = m g z

m: masse en kg g: intensité de la pesanteurz : altitude (m), l’axe (Oz) orienté vers le haut, et l’origine O est choisie telle que Ep = 0 à z = 0

2) Energie potentielle de pesanteur

II) Conservation ou non de l’énergie mécanique1) Energie mécanique d’un système

Somme des énergies cinétique et potentielle des objets constituant le système

Em = Ec + Ep

2) Cas de la chute libre

Un corps est en chute libre quand il n’est soumis qu’à son poids ou quand les autres forces qu’il subit peuvent être négligées.

Dans ce cas, il y a conservation de l’énergie mécanique: Em = Ec + Ep = constante.

L’énergie cinétique et l’énergie potentielle de pesanteur s’échangent l’une et l’autre.

II) Conservation ou non de l’énergie mécanique2) Cas de la chute libre

II) Conservation ou non de l’énergie mécanique3) Mouvement avec frottement

Cas d’une chute dans un fluide visqueux avec vitesse initiale nulle:.

Ec augmente puis devient constante.Ep ne cesse de diminuer.L’énergie mécanique Em décroît.

Lorsqu’un solide chute avec frottements, son énergie mécanique diminue.

Exemple : Entrée dans l’atmosphère de la station Mir Mars 2001

La dissipation de l’énergie mécanique est due à un transfert thermique:

l’agitation thermique microscopique du solide et de son environnement augmente.

III) Conservation de l’énergie1) Diverses formes d’énergie d’un système

Photo a b c d

Système Soleil Cycliste+vélo Lampe Bûches

Forme d’énergie Nucléaire Mécanique Electrique Chimique

Mode de transfert

Transfert par rayonnement

Transfert thermique et par forces de frottement

Transfert thermique et par rayonnement

Transfert thermique et par rayonnement

III) Conservation de l’énergie2) Mode de transfert d’énergie

Photo e f g h

Système Eolienne Moteur Muscle Barrage

Conversion d’énergie opérée

Mécanique →Electrique

Electrique →Mécanique

Chimique → Mécanique

Mécanique → Electrique

III) Conservation de l’énergie2) Mode de transfert d’énergie

Les échanges d’énergie d’un système avec l’extérieur peuvent se faire selon trois modes:

-Transfert par des forces extérieures

Ex : Transfert d’énergie au traîneau mouvement du traîneau

-Transfert par rayonnement

Ex: Cuisine solaire chauffage de l’eau d’une casserole

-Transfert thermique

Ex : Fusion du glaçon diminution de la température du liquide

III) Conservation de l’énergie3) Principe de la conservation de l’énergie

L’énergie est une grandeur qui ne peut être ni crée ni détruite.

Si le système n’échange pas d’énergie avec le milieu extérieur, son énergie totale reste constante.

S’il échange de l’énergie avec le milieu extérieur, l’augmentation ou la diminution de son énergie totale est égale à l’énergie transférée.