| La conservation de l'énergie - théorie |
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Le travail fait par une force conservative Le travail fait sur une particule par une force conservative est nul sur une trajectoire fermée. La force gravitationnelle, la force électrique ainsi que la force élastique d'un ressort sont des exemples de forces conservatives. La travail négatif fait par la force gravitationnelle sur une particule qui monte sera compensé par un travail positif lorsque la particule revient à son point de départ. Le travail fait par la force gravitationnelle est donné par Wmg = - mgDy = -mgDh L'équation précédente est associée à un axe y orienté verticalement vers le haut. Le travail fait par la force élastique d'un ressort est donné par l'équation Wres = - 1/2 k (xf2 - xi2) Dans laquelle x représente l'allongement ou la compression du ressort. Si les positions finale et initiale sont identiques, le travail net fait par le ressort est nul. Le travail fait par une force conservative dépend des positions initiale et finale d'une particule sans tenir compte de la trajectoire empruntée.
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L'énergie potentielle L'énergie potentielle U est une forme d'énergie associée aux forces conservatives. L'état d'un système peut lui conférer une certaine quantité d'énergie potentielle s'il permet à la force conservative d'effectuer un travail. Le travail fait par une force conservative Wc correspond à une variation d'énergie potentielle. Wc = - DU La variation d'énergie potentielle gravitationnelle s'exprime donc DUg = mgDy = mgDh et la variation d'énergie potentielle élastique d'un ressort DUres = 1/2 k (xf2 - xi2)
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L'énergie mécanique L'énergie mécanique d'un système E est donnée par la somme des énergies potentielles et cinétiques E = SU + SK Dans un système isolé, où seules des forces conservatives font du travail, l'énergie mécanique est conservée. DE = DU + DK = 0
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Le principe de la conservation de l'énergie Lorsque des forces non conservatives font du travail sur un système, l'énergie mécanique de ce système est susceptible de changer. DE = DU + DK = SWnc La variation d'énergie mécanique d'un système correspond à la somme des travaux effectués par les forces non conservatives. Lorsque l'énergie mécanique d'un système diminue, l'énergie mécanique se transforme... en chaleur par exemple (ou sous d'autres formes d'énergie).
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La physique en action |