Une balançoire qui va et vient échange sans cesse vitesse et hauteur.
www.ndolomath.comFiche de révision de Physique : « Énergie mécanique et sa conservation », proposée par ndolomath.comndolomath
Énergie mécanique et sa conservation
💡 Idée principale : l’énergie mécanique est la somme de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle. Sans frottements, elle se conserve ; avec frottements, elle diminue.
Étapes résumées
.
Sans frottements : constante.
Avec frottements : .
L’énergie perdue devient de la chaleur.
Conservation de l’énergie mécanique
Formule
Valable si seules des forces conservatives (poids, tension de ressort) travaillent.
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1. Le pendule
En haut : vitesse nulle, maximale.
En bas : vitesse maximale, maximale.
Sans frottements, il remonte toujours à la même hauteur.
Exemple guidé
Énoncé
Un enfant lâche une bille de 50 g du haut d’une table de 0,8 m. Calcule sa vitesse en touchant le sol (, sans frottements).
Solution
se conserve : . .
2. Comprendre : un échange permanent
Sur une balançoire, en haut tu es presque immobile mais tu es haut : l’énergie est surtout potentielle. En bas tu vas vite : elle est surtout cinétique. Sans frottements, la somme des deux reste constante. Avec les frottements, l’énergie mécanique diminue peu à peu et se transforme en chaleur : la balançoire finit par s’arrêter.
Avec des frottements
Le travail des frottements est négatif : l’énergie mécanique diminue.
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Où va l’énergie ?
Elle se transforme en énergie thermique : les surfaces chauffent.
L’énergie totale, elle, se conserve toujours.
Application : le toboggan
Exercice type
Énoncé
Un enfant de 30 kg part sans vitesse du haut d’un toboggan de 3 m. Il arrive en bas à 6 m/s. Les frottements sont-ils négligeables ? (g = 10 N/kg)
Solution
En haut : . En bas : . Perte : 360 J. Les frottements ne sont pas négligeables. Sans frottements, il arriverait à .
1
Système et référentiel
Préciser l’objet étudié et la référence des altitudes.
2
Deux états
Écrire et au départ et à l’arrivée.
3
Conclure
Égalité si pas de frottements ; sinon la différence est le travail des frottements.
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À toi de jouer
1. Ec = 30 J et Ep = 50 J. Em ?
2. En quoi se transforme l’énergie perdue par frottements ?
3. Chute libre de 5 m sans vitesse initiale (g = 10). Vitesse finale ?
Réponses : 80 J · en chaleur · 10 m/s. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
Erreurs fréquentes
Ne mélange pas les références d’altitude entre deux positions.
Avec frottements, n’est pas conservée.
La masse disparaît dans la conservation : la vitesse ne dépend pas de m.
Méthode
Choisis deux positions, écris en chacune, puis égale-les (ou ajoute le travail des frottements).
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