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:

V2 = 2.g.h + Vo2
V2 - Vo2 = 2.g.h

3. Interprétation énergétique

Le travail du poids de la bille est:
 

WAB() = m.g.(zA-zB)

  =>  

WAB() = +/- m.g.h

 

 

 

  =>  

  

 

 

 

 =>  

WAB() = 1/2.m.V2 - 1/2.m.Vo2


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:
 

 

   avec   

Ec

Energie cinétique en joules (J).

m

Masse du solide en kilogrammes (kg).  

VG

Vitesse du centre d'inertie du solide en m.s-1.

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() = 1/2.m.VB2 - 1/2.m.VA2

  =>  

WAB() = Ec(B) - Ec(A)

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:

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