REVIZ.fr – Bilan énergétique mécanique

Niveau : première
Matière : physique (conservation de l’énergie)

Un système mécanique est un système qui n’échange que du travail mécanique avec l’extérieur.

Energie d’un système isolé

Un système mécanique isolé a pour énergie :

ETOTALE = EM + UMIC

où UMIC est la somme de l’énergie cinétique microscopique EC MIC et de l’énergie potentielle d’interaction EP.

Comme le système est isolé, il n’y a aucun transfert d’énergie vers l’extérieur au moyen de WE, WM, WR et Q.

L’énergie totale ETOTALE est constante.

Système isolé dont l’énergie mécanique est constante

Quand EM est constante, la variation de l’énergie cinétique est strictement égale à l’opposée de la variation d’énergie potentielle.

EM = 0 donc EC = – EP

Comme l’énergie totale et l’énergie mécanique sont constantes ( ETOT = 0 et EM = 0), l’énergie microscopique est elle aussi constante :

UMIC = 0

Système isolé dont l’énergie mécanique varie

Une partie de l’énergie mécanique EM (surtout EP) est transformée en UMIC, et est égale à l’opposé du travail des forces intérieures de frottements (forces résistantes).

UMIC = – W

L’énergie mécanique d’un système isolé varie s’il y a des frottements ou des réactions chimiques.
Dans ce cas UMIC varie et EM = – UMIC.

Prenons l’exemple d’une personne qui prend un livre par terre et le pose sur une étagère.
On suppose que les frottements sont négligeables :

UMIC est constant donc UMIC = 0

Le système { Terre – air – livre } n’est pas isolé car il y a intervention d’un opérateur extérieur à ce système.

L’énergie mécanique du système EM augmente :

  • l’énergie cinétique ne varie pas (le livre a une vitesse nulle au début et à la fin)
  • l’énergie potentielle de pesanteur EPP augmente (le livre est placée en hauteur sur l’étagère).

S’il n’y a ni frottements ( UMIC = 0) ni réaction chimique, EM d’un système qui reçoit du travail est égale au travail fourni par l’opérateur extérieur.

ETOT = EM = Wopérateur

Travail d’une force constante

3 cas se présentent :

 si est parallèle à la vitesse

W = ± F L

avec W en Joules, F en Newton et L en mètres

 si est perpendiculaire à la vitesse

W = 0

 si le point d’application est immobile

W = 0

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