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MrNasri mrnasri.com — Cours de physique-chimie
Première — Spé PC

10. Énergie mécanique — cinétique et potentielle

Fiche de révision — Première spécialité physique-chimie • mrnasri.com

Ce que tu dois savoir faire :
  • Calculer l'énergie cinétique : E_c = ½mv²
  • Calculer l'énergie potentielle de pesanteur : E_pp = mgz
  • Définir l'énergie mécanique E_m
  • Identifier les cas de conservation de E_m

I. Énergie cinétique

E_c = ½ · m · v²E_c en joules (J)  •  m en kg  •  v en m/s

Si la vitesse double, E_c est multipliée par 4.

II. Énergie potentielle de pesanteur

E_pp = m · g · zz = altitude (en m) par rapport à la référence choisie

La référence (z = 0) peut être choisie librement (souvent le sol).

III. Énergie mécanique

E_m = E_c + E_ppsomme énergie cinétique + énergie potentielle

IV. Conservation de E_m

Dans le cas où seules les forces conservatives agissent (poids), l'énergie mécanique est constante :

E_m(A) = E_m(B)soit : ½mv_A² + mgz_A = ½mv_B² + mgz_B

Si des forces de frottement agissent, E_m diminue (énergie dissipée en chaleur).

V. Théorème de l'énergie cinétique

E_c(B) − E_c(A) = Σ W_AB(F⃗)variation de E_c = somme des travaux

VI. Exemple type Bac

Énoncé. Une bille de 100 g tombe sans vitesse initiale d'une hauteur h = 2,0 m. On néglige les frottements. g = 9,8 m/s².

1) Calculer la vitesse au sol par conservation de E_m.

E_m(haut) = mgh + 0 = 0,100 × 9,8 × 2,0 = 1,96 J
E_m(bas) = 0 + ½mv² = E_m(haut) → v = √(2gh) = √(2 × 9,8 × 2,0) ≈ 6,3 m/s.

2) Si la vitesse mesurée vaut 5,0 m/s, calculer l'énergie dissipée par frottement.

E_dissipée = mgh − ½mv² = 1,96 − ½ × 0,100 × 5² = 0,71 J.

⚠ Erreurs fréquentes à éviter

ATTENTION
  • Oublier le ½ dans E_c.
  • Ne pas préciser la référence pour E_pp.
  • Confondre E_m et E_c.
  • Croire que E_m est conservée même avec des frottements.

★ À retenir absolument

L'ESSENTIEL

• E_c = ½mv²  •  E_pp = mgz

• E_m = E_c + E_pp

• E_m constante sans frottement

• ΔE_c = ΣW(F⃗)