Travail et énergie potentielle de pesanteur – Énergie mécanique – Exercices

Résumé et Points Clés

Titre : Travail et énergie potentielle de pesanteur – Énergie mécanique – Exercices

Cette série d’exercices aborde les concepts clés de l’énergie potentielle de pesanteur (E_pp) et de l’énergie mécanique. L’E_pp est définie par la formule E_pp = m.g.z, où le niveau de référence (z=0) est un choix arbitraire. Un point essentiel, illustré dans l’exercice 1, est que la variation d’énergie potentielle (ΔE_pp) entre deux points est indépendante de ce choix de référence.

Concepts et méthodes principaux :

• Calcul de l’E_pp et de sa variation en fonction d’un niveau de référence donné (Ex. 1, 2, 9).
• Principe de conservation de l’énergie mécanique (E_méca = E_pp + E_c) dans le cas des systèmes sans frottement (Ex. 3, 6, 7, 10, 11, 13). Il permet de relier hauteur et vitesse.
• Théorème de l’énergie cinétique (variation d’E_c = somme des travaux) pour traiter les cas avec frottements (Ex. 5, 10, 12).
• Transformations énergétiques : conversion de l’E_pp en E_c lors d’une chute, et dissipation par frottement (Ex. 7, 8, 12).

Conseils pour les examens :

• Définissez toujours clairement le niveau de référence (z=0) pour le calcul de l’E_pp.
• Vérifiez la cohérence des unités (kg, m, J).
• Dans les problèmes de chute ou de pendule, l’application de la conservation de l’énergie mécanique simplifie souvent les calculs pour trouver une vitesse ou une hauteur.
• Identifiez bien si le système est conservatif (sans frottement) ou non conservatif (avec frottement) pour choisir le bon théorème (conservation de E_m ou théorème de l’E_c).