Physique · Première · 2 leçons

Fiche de révision : L'énergie : conversions et transferts

L’essentiel de chaque leçon du chapitre, tel qu’il est écrit dans le cours : à relire, à imprimer, puis à vérifier par l’entraînement.

Les notions de cette fiche

Conservation de l'énergie mécanique — E_m = E_c + E_pp, conservation en l'absence de frottements, non-conservation et travail des forces non conservatives.
Travail d'une force — W = F · AB = F × AB × cos α, travail moteur/résistant, travail du poids, travail d'une force de frottement, théorème de l'énergie cinétique.

À maîtriser avant de commencer

Ces notions sont utilisées ici. Relisez-les si l’une d’elles vous échappe.

Énergie cinétique et énergie potentielle de pesanteur — E_c = ½ m v², E_pp = m g h, formes et conversions d'énergie, unité joule, distance d'arrêt d'un véhicule.
Produit scalaire — Définitions (norme-angle, coordonnées, projection), propriétés, orthogonalité, formule d'Al-Kashi.

Le début de la fiche

Extrait de la leçon « L'énergie mécanique : ce qui se conserve, et quand », tel qu’il figure sur la fiche.

Ce qu'il faut retenir

$E_m = E_c + E_{pp}, \qquad E_c = \tfrac{1}{2} m v^{2}, \qquad E_{pp} = m\,g\,z \quad (\text{origine des altitudes fixée})$
$E_m(A) = E_m(B) \qquad \text{(sans frottements : seul le poids travaille)}$
$v = \sqrt{2\,g\,h} \qquad \text{(sans frottements, lâché sans vitesse)}$
$E_m(B) - E_m(A) = W_{AB}(\vec{f}) < 0 \qquad \text{(glissement dissipatif sur support fixe, seul autre travail)}$

Tableau : Relation, Ce qu'elle dit, Domaine de validité
Relation	Ce qu'elle dit	Domaine de validité
$E_{pp} = m g z$	énergie en réserve par l'altitude ; sa variation est l'opposé du travail du poids	$g$ uniforme ; origine des altitudes choisie et écrite ; seules les différences comptent
$E_m(A) = E_m(B)$	conservation : les deux réservoirs échangent, la somme ne change pas	seul le poids travaille ; tous les autres travaux sont nuls dans le modèle
$v = \sqrt{2gh}$	vitesse au bas d'une chute ou d'une glissade	sans frottements, vitesse initiale nulle ; indépendante de la masse
$\Delta E_m = W(\vec{f})$	la perte d'énergie mécanique mesure le travail des frottements	glissement dissipatif sur support immobile, seul autre travail ; $W(\vec{f}) < 0$ , énergie dissipée $= \lvert W(\vec{f}) \rvert$
énergie totale conservée	la dissipation peut augmenter les énergies internes du mobile et de son environnement	bilan total sur système et environnement ; ne pas confondre énergie interne et transfert thermique

Les unités. Joules partout : masse en kilogrammes, vitesse en mètres par seconde, altitude en mètres, $g$ en newtons par kilogramme. Une hauteur en centimètres ou une vitesse en km/h se convertit avant tout calcul.

La méthode. Nommer le système ; lire dans l'énoncé si des frottements s'exercent — c'est écrit, toujours ; fixer l'origine des altitudes — elle est donnée ; écrire $E_m$ en chaque point avec ce qui est nul (vitesse nulle au sommet, altitude nulle à l'origine) ; conserver, ou bien égaler la variation au travail des frottements ; conclure, puis vérifier le signe et l'ordre de grandeur.

Vers la suite. Cette leçon ne comptabilise que l’énergie potentielle de pesanteur. D'autres forces conservatives — le ressort, la force électrique — ont elles aussi leur énergie potentielle, et le même bilan s'y applique : c'est l'affaire de la Terminale et du supérieur.

La suite de la fiche (1 autre notion, les pièges à éviter et la version imprimable) est réservée à votre compte.

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