Qu'est-ce que l'énergie mécanique?
L'énergie mécanique est la somme de énergie potentielle (PE) et énergie cinétique (KE) .
* énergie potentielle est de l'énergie stockée en raison de la position ou de la configuration d'un objet (par exemple, énergie potentielle gravitationnelle, énergie potentielle élastique).
* énergie cinétique est l'énergie du mouvement, dépend de la masse et de la vitesse d'un objet.
Forces conservatrices sont des forces qui ne dépendent pas du chemin emprunté, uniquement des positions initiales et finales. Les exemples incluent:
* Gravité: Le travail effectué par la gravité sur un objet passant du point A au point B est le même quel que soit le chemin emprunté.
* Forces élastiques: Les travaux effectués par un étirement ou une compression de ressort sont indépendants du chemin emprunté.
Forces non conservatrices sont des forces qui dépendent du chemin emprunté. Ils dissipent souvent l'énergie sous forme de chaleur ou de son. Les exemples incluent:
* Friction: Le travail effectué par friction dépend de la distance parcourue.
* Résistance à l'air: Le travail effectué par la résistance à l'air dépend de la forme, de la vitesse et de la distance parcourue de l'objet.
Situations où l'énergie mécanique est conservée:
* une balle tombant librement dans un vide: Seule la gravité agit sur le ballon et la gravité est conservatrice. À mesure que la balle tombe, son énergie potentielle diminue et son énergie cinétique augmente, mais leur somme (énergie mécanique) reste constante.
* Un pendule simple se balançant dans un vide: La gravité et la tension dans la chaîne sont des forces conservatrices. Au fur et à mesure que le pendule oscille, il échange de l'énergie potentielle pour l'énergie cinétique et vice versa, mais l'énergie mécanique totale reste constante.
* Une masse attachée à un ressort idéal se déplaçant sur une surface sans friction: La force élastique du printemps est conservatrice. La masse oscille, échangeant l'énergie potentielle pour l'énergie cinétique, mais l'énergie mécanique totale reste la même.
Situations où l'énergie mécanique n'est pas conservée:
* une voiture freinant à un arrêt: La friction entre les freins et les roues convertit l'énergie mécanique en chaleur, provoquant une perte d'énergie mécanique.
* une balle rebondissant sur une surface: La collision avec la surface n'est pas parfaitement élastique. Une certaine énergie est perdue sous forme de chaleur et de son, entraînant une diminution de l'énergie mécanique à chaque rebond.
* une fusée lancé dans l'espace: Le moteur de la fusée fonctionne sur la fusée, ajoutant de l'énergie au système. Ce travail provient de la combustion du carburant, qui est un processus non conservateur.
En résumé, l'énergie mécanique est conservée dans les systèmes fermés où seules les forces conservatrices agissent. Cependant, dans le monde réel, des forces non conservatrices sont souvent présentes, conduisant à une dissipation d'énergie et à une diminution de l'énergie mécanique.
