Leçon 4
Les différentes formes de l’énergie mécanique
Avant de commencer notre leçon, il faut absolument regarder cette petite vidéo qui retrace les travaux de Galilée (1564-1642) : https://www.youtube.com/watch?v=h9M93bchvZs
Tout objet en mouvement possède une énergie de mouvement, l’énergie cinétique, notée Ec.
C’est cette énergie qu’il faut évacuer pour réussir à stopper un objet. C’est parce qu’une voiture en mouvement possède une énergie cinétique que la voiture parcourra une longue distance avant de pouvoir s’arrêter : l’énergie cinétique doit être transformée en énergie thermique (chaleur) dans le système de freinage et par le frottement des pneus sur la route.
- Plus l’objet a une masse importante, plus son énergie cinétique est grande .
- Plus l’objet a une vitesse élevée, plus son énergie cinétique est grande. La relation qui permet de calculer l’énergie cinétique est :
Ec = 1/2 x m x 𝑣^2
- L’énergie cinétique Ec est en joules (J).
- La masse m est en kilogrammes (kg).
- La vitesse est en mètres par seconde (m/s).
L’énergie cinétique d’un objet est donc :
- Proportionnelle à la masse ;
- Proportionnelle au carré de la vitesse (si je vais 2 fois plus vite, je me fais 4 fois plus mal si je tombe !) .
Tout objet situé en hauteur possède une énergie potentielle Ep due à l’interaction de gravitation entre la Terre et cet objet. L’énergie potentielle de l’objet diminue quand son altitude diminue.
Ep = m x g x h
- L’énergie potentielle est en joules (J).
- L’intensité de la pesanteur g vaut 9,81 N/kg
- La hauteur h est en mètres (m)
Nous voulons maintenant trouver comment faire pour calculer la puissance d’une lampe, si on ne la connaît pas, à partir de mesures expérimentales, c’est-à-dire en faisant une expérience. Pour notre TP du 1er paragraphe, nous connaissions la puissance nominale et voulions établir la relation entre P, U et I. Maintenant, nous connaissons cette relation. On sait donc que pour trouver P, il faut multiplier U par I. Nous n’avons donc qu’à mesurer U et I aux bornes de notre lampe. Puis il faudra multiplier U et I pour trouver la puissance P de la lampe. Cela signifie qu’il suffit d’utiliser le même montage que celui de notre TP, puisqu’il contient les appareils de mesure qu’il nous faut.
Pour déterminer expérimentalement la puissance d’une lampe, on réalise le même montage que dans le TP ci-dessus. On mesure la tension (en V). On mesure l’intensité et on la convertit en Ampère si elle était en milliampères. Ensuite, on multiplie U (en V) et I (en A). Le résultat du calcul est la puissance de la lampe (en W).
Vous devez donc écrire tout ce qui n’est pas écrit en italique. Puis il faut apprendre la leçon, c’est-à-dire qu’il faut savoir refaire le schéma du montage et savoir par cœur les 3 formules :
P = U x I ; I = P / U et U = P / I
Energie mécanique d’une goutte d’eau au cours de sa chute : lors de la chute, l’énergie potentielle se transforme en énergie cinétique.
Ec = ½ x m x 𝑣 2
Ep = m x g x h
Em = Ec + Ep