LEÇON · 1BAC
Énergie potentielle et conservation de l'énergie mécanique
Objectifs d’apprentissage
Calculer une énergie cinétique et une énergie potentielle de pesanteur.
Utiliser la conservation de l'énergie mécanique lorsque les frottements sont négligeables.
Introduction
L'énergie mécanique décrit l'énergie liée au mouvement et à la position d'un système.
Cours
L'énergie cinétique d'un objet de masse m animé d'une vitesse v vaut Ec=½mv². Près de la surface terrestre, l'énergie potentielle de pesanteur peut s'écrire Epp=mgh par rapport à un niveau de référence choisi. L'énergie mécanique est Em=Ec+Epp. Si seules des forces conservatives agissent, Em reste constante. Les frottements dissipent une partie de l'énergie mécanique, souvent sous forme thermique ; il faut alors éviter d'affirmer qu'elle se conserve.
Exemples guidés
- Un objet de 2 kg à 3 m/s possède Ec=½×2×3²=9 J. À 5 m de hauteur, avec g≈9,8 m/s², son énergie potentielle par rapport au sol est environ 98 J.
Exercices d’application
- Un objet de 1 kg est lâché sans vitesse initiale depuis 2 m. Estimer sa vitesse juste avant le sol, en négligeant les frottements et avec g=9,8 m/s².
Correction
Ec=4 J. En descendant, Epp diminue tandis que Ec augmente ; la somme reste constante dans le modèle sans frottement. Pour la chute, mgh=½mv² donc v=√(2gh)=√39,2≈6,26 m/s.
À retenir
Définir le niveau de référence de Epp, convertir les unités en SI et préciser les hypothèses avant d'appliquer la conservation.
Référence pédagogique
Leçon pédagogique originale alignée sur des notions courantes du lycée qualifiant marocain ; vérification finale avec le programme officiel et le cours de l'enseignant recommandée.
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