Physique-Chimie · seconde

Chapitre 7 — L'énergie : conversions et transferts

L'essentiel en 30 secondes

L'énergie existe sous différentes formes (cinétique, potentielle, thermique, chimique, nucléaire…) et peut être convertie d'une forme à une autre ou transférée d'un système à un autre. L'énergie totale d'un système isolé se conserve. L'énergie cinétique dépend de la masse et du carré de la vitesse. L'énergie potentielle de pesanteur dépend de la masse, de g et de l'altitude.

Notions clés

Énergie cinétique: Énergie liée au mouvement d'un objet. Elle dépend de sa masse et du carré de sa vitesse.
Énergie potentielle de pesanteur: Énergie liée à la position en altitude d'un objet dans le champ de pesanteur terrestre.
Énergie mécanique: Somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle de pesanteur : Eₘ = Ec + Epp.
Conservation de l'énergie: L'énergie ne se crée ni ne se détruit, elle se transforme ou se transfère.
Transfert thermique: Transfert d'énergie sous forme de chaleur, du corps chaud vers le corps froid.

Formules

Énergie cinétique

E_c = \frac{1}{2} m v^2

Condition : E_c en \text{J}, m en \text{kg}, v en \text{m·s}^{-1}

Énergie potentielle de pesanteur

E_{pp} = m \times g \times h

Condition : E_{pp} en \text{J}, m en \text{kg}, g \approx 9{,}8\;\text{N·kg}^{-1}, h en \text{m} (par rapport à la référence choisie)

Énergie mécanique

E_m = E_c + E_{pp}

Condition : E_m se conserve si les frottements sont négligeables

A retenir

Ec dépend du CARRÉ de la vitesse : si v double, Ec est multipliée par 4 (d'où la dangerosité de la vitesse au volant).
L'énergie potentielle dépend du choix du référentiel d'altitude (le « zéro » de hauteur).
Sans frottement, l'énergie mécanique se conserve : quand Ec augmente, Epp diminue (et inversement).

Erreurs classiques

Erreur : Utiliser la vitesse en km/h dans la formule de Ec.

Correction : La vitesse DOIT être en m/s. Convertis d'abord : divise les km/h par 3,6.

Erreur : Oublier le $½$ dans $Ec = ½mv^2$ .

Correction : Le facteur ½ est essentiel. Sans lui, la valeur est doublée.

Erreur : Dire que l'énergie « disparaît » à cause des frottements.

Correction : L'énergie ne disparaît jamais. Les frottements convertissent l'énergie mécanique en énergie thermique (chaleur).

Astuce méthode

Dans un problème de chute ou de mouvement sur un plan incliné, si on te dit « frottements négligeables », utilise la conservation de l'énergie mécanique : Ec initiale + Epp initiale = Ec finale + Epp finale.