Impression
Travail et énergie cinétique
I. Chute libre
1. Définition
Un objet est en chute libre lorsqu'il est soumis uniquement à
son poids. 
2. Etude expérimentale (Cliquer ici pour voir le TP)
A l'aide d'un système de capteurs optiques, on mesure la vitesse V de la bille pour différentes hauteurs de chute h. On trace le graphe V2=f(h) représenté ci-dessous:
Remarques:
- L'ordonnée à l'origine de la droite représente le carré de la vitesse à l'instant t=0, c'est à dire le carré de la vitesse initiale. On la note Vo2.
- La valeur numérique du coefficient directeur est a=19,6m.s-2.
On constate que a
2.g (g: intensité de la
pesanteur: g=9,81m.s-2 à Paris). On peut donc en déduire
une expression de V2:
V2 = 2.g.h + Vo2 |
3. Interprétation énergétiqueLe travail du poids de la bille est:
WAB( |
=> |
WAB( |
) = m.g.(zA-zB)
|
|
|
=> |
||
|
|
|
|
=> |
WAB( |
II. Energie cinétique d'un solide en translation
1. Définition
L'énergie cinétique d'un solide est l'énergie
qu'il possède du fait de son mouvement. Pour un solide en translation:
|
|
|
2. Variation d'énergie cinétique et travail des forces extérieures
Cas de la chute libre
Soit un solide en chute libre d'un point A vers un point B. D'après
le 3.,
WAB( |
=> |
WAB( |
En posant DEc = Ec(B) - Ec(A) ou DEc représente la variation d'énergie cinétique,
on obtient:
DEc = WAB( |
La variation de l'énergie cinétique de la bille entre deux positions A et B est égale au travail de son poids entre A et B.
Remarque: C'est le travail du poids qui a permis d'augmenter l'énergie cinétique. Le travail du poids a réalisé un transfert d'énergie.
Généralisation: Théorème de l'énergie cinétique
La variation d'énergie cinétique d'un solide en
translation dans un référentiel galiléen, entre deux positions
A et B, est égale à la somme des travaux des forces extérieures
appliquées au solide entre le positions A et B.
|
Remarques:
- Le référentiel terrestre est supposé Galiléen en première approximation. Le théorème de l'énergie cinétique est donc vérifié dans le référentiel terrestre.
- Un transfert d'énergie s'effectue du fait du travail des forces extérieures . Le travail mécanique est un mode de transfert d'énergie.
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