La loi de conservation de l'énergie mécanique
La loi stipule que dans un système isolé, l'énergie mécanique totale reste constante. L'énergie mécanique est la somme de l'énergie potentielle (PE) et de l'énergie cinétique (KE):
* Énergie potentielle (PE): Énergie stockée en raison de la position ou de la configuration d'un objet (comme un bob pendule au point le plus élevé de sa balançoire).
* énergie cinétique (KE): Énergie possédée par un objet en raison de son mouvement (comme un bob pendule se déplaçant à son point le plus rapide).
l'application à un pendule
1. Système idéal: Dans un système de pendule idéalisé, nous supposons:
* Pas de résistance à l'air (frottement).
* Aucune perte d'énergie due au point de pivot.
* Seule la gravité agit sur le bob pendule.
2. Transformations d'énergie: Alors que le pendule oscille, l'énergie se transforme entre PE et KE:
* au point le plus élevé: Le bob a un PE maximum et un KE minimum (il s'arrête momentanément).
* au point le plus bas: Le bob a un maximum KE et un PE minimum (il se déplace le plus rapidement).
* entre: L'énergie est constamment échangée entre PE et KE, mais l'énergie mécanique totale reste la même.
3. Énergie mécanique totale (E): Ceci est la somme de PE et KE à tout moment de la balançoire.
* E =pe + ke =constante
pourquoi cela compte
La loi de conservation de l'énergie mécanique nous aide à comprendre:
* le mouvement du pendule: L'échange constant entre PE et Ke explique le mouvement de balancement des va-et-vient.
* la période du pendule: Le temps nécessaire pour un swing complet est déterminé par l'énergie totale et la longueur du pendule.
Considérations du monde réel
Dans le monde réel, les pendules ne sont pas des systèmes parfaitement isolés. La friction de la résistance à l'air et le point de pivot provoque une perte d'énergie. En conséquence, l'amplitude du pendule (l'angle de balançoire maximal) diminuera progressivement avec le temps et l'énergie mécanique totale diminuera lentement.
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