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.