Formule d’énergie mécanique
En physique, l’énergie mécanique (E mech ) est l’énergie associée au mouvement et à la position d’un objet généralement dans un champ de force (par exemple, un champ gravitationnel). L’énergie mécanique (et également l’énergie thermique) peut être séparée en deux catégories, transitoire et stockée. L’énergie transitoire est l’énergie en mouvement, c’est-à-dire l’énergie transférée d’un endroit à un autre. L’énergie stockée est l’énergie contenue dans une substance ou un objet. L’énergie mécanique transitoire est communément appelée travail . L’énergie mécanique stockée existe sous l’une des deux formes suivantes: cinétique ou potentielle :
- L’ énergie potentielle . L’énergie potentielle, U, est définie comme l’énergie stockée dans un objet soumis à une force conservatrice. Les types courants incluent l’énergie potentielle gravitationnelle d’un objet qui dépend de sa masse et de sa distance au centre de masse d’un autre objet.
- Énergie cinétique . L’énergie cinétique, K , est définie comme l’énergie stockée dans un objet en raison de son mouvement. Cela dépend de la vitesse d’un objet et de la capacité d’un objet en mouvement à travailler sur d’autres objets lorsqu’il entre en collision avec eux.
Voir aussi: Conservation de l’énergie mécanique
Un système isolé est un système dans lequel aucune force externe ne provoque de changement d’énergie. Si seules les forces conservatrices agissent sur un objet et que U est la fonction d’ énergie potentielle pour la force conservatrice totale, alors
E mech = U + K
L’énergie potentielle, U , dépend de la position d’un objet soumis à une force conservatrice.
Elle est définie comme la capacité de l’objet à travailler et est augmentée à mesure que l’objet est déplacé dans le sens opposé à celui de la force.
L’énergie potentielle associée à un système composé de la Terre et d’une particule voisine est l’énergie potentielle gravitationnelle .
L’énergie cinétique, K , dépend de la vitesse d’un objet et est la capacité d’un objet en mouvement à travailler sur d’autres objets lorsqu’il entre en collision avec eux.
K = ½ mv 2
La définition mentionnée ci-dessus ( E mech = U + K ) suppose que le système est exempt de frottement et d’autres forces non conservatrices . La différence entre une force conservatrice et une force non conservatrice est que lorsqu’une force conservatrice déplace un objet d’un point à un autre, le travail effectué par la force conservatrice est indépendant du chemin.
Bloc glissant sur une pente inclinée sans friction
Le bloc de 1 kg commence à une hauteur H (disons 1 m) au-dessus du sol, avec une énergie potentielle mgH et une énergie cinétique égale à 0. Il glisse vers le sol (sans frottement) et arrive sans énergie potentielle et énergie cinétique K = ½ mv 2 . Calculez la vitesse du bloc au sol et son énergie cinétique.
E mech = U + K = const
=> ½ mv 2 = mgH
=> v = √2gH = 4,43 m / s
=> K 2 = ½ x 1 kg x (4,43 m / s) 2 = 19,62 kg.m 2 .s -2 = 19,62 J
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