Mécanique:
Énergie de position, énergie cinétique
Énergie totale

1. L'énergie

1.1. Définition

Un corps possède de l'énergie s'il est capable d'agir. L'action peut se faire par l'objet sur lui même ou sur d'autres objets.

L'action signifie le pouvoir de provoquer des modifications:

• de forme,
• de position,
• de trajectoire,
• de vitesse,
• de température,
• de pression,
• de composition chimique,
• d'état électrique, etc

1.2. Les principales sortes d'énergie

Les principales formes que peut prendre l'énergie sont:

• L'énergie de position (liée à la position),
• L'énergie cinétique (liée au mouvement),
• L'énergie chimique (liée à la composition chimique),
• L'énergie lumineuse (liée aux rayonnement lumineux),
• L'énergie électrique (liée à la circulation d'un courant électrique)

1.3. Les transferts et conversion d'énergie

Lorsque l'énergie d'un corps est transmise à d'autres corps on parle alors de transfert d'énergie.

Lorsque l'énergie d'un corps change de forme on parle alors de conversion d'énergie.

• Lorsqu'une énergie diminue, celle-ci n'est pas perdue: elle est soit transférée à d'autres corps soit convertie en d'autres formes d'énergie.

• Lorsqu'une énergie augmente elle ne se crée pas à partir de rien: elle provient d'autre corps ou résulte de la conversion d'autres énergies.

En résumé:

tout changement d'énergie correspond soit à un transfert d'énergie d'un corps vers un autre corps soit à une conversion d'énergie.

2. L'énergie de position

Une bille, lâchée au dessus d'un récipient contenant de l'eau, creuse une cavité dont les dimensions dépendent de l'énergie de la bille au moment de l'impact:

plus l'énergie est élevée plus la cavité formée est grande, avec plus d'éclaboussures.

On peut remarquer que la taille de la cavité dépend deux facteurs. Elle est d'autant plus vaste que:

• la bille est lâchée d'une hauteur importante,
• le poids de la bille est élevé.

On en conclut donc qu'un corps possède une énergie qui dépend de sa hauteur et de son poids.

On associe ainsi à tout corps une énergie de position notée Ep qui est d'autant plus élevée que sa hauteur et sa masse son importantes.

3. L'énergie cinétique

L'énergie cinétique est l'énergie que possède un corps grâce à son mouvement. On la note Ec.

Cette énergie est notamment due à la vitesse de déplacement d'un corps: plus un corps se déplace vite plus son énergie cinétique est grande. Si un corps est immobile alors son énergie cinétique est nulle.

Si l'on reprend l'exemple de la bille lâchée au dessus d'un récipient, on note que la bille, animée d'un mouvement de chute, croît prgressivement au fur et à mesure qu'elle chute.

L'énergie de position que possède la bille, au moment ou l'on la lâche, est donc progressivement convertie en énergie cinétique au cours de la chute.

Au moment de l'impact de la bille dans l'eau, son énergie cinétique est transférée aux goutellettes d'eau qui sont alors projetées : il se forme alors des eclaboussures .

4. L'énergie mécanique

Lors de la chute d'un corps l'énergie de position se convertit en énergie cinétique. Il existe donc une relation entre ces deux énergies et qui conduit à définir une nouvelle énergie: l'énergie mécanique.

Par définition l'énergie mécanique d'un corps (notée Em) est la somme de son énergie de position et de son énergie cinétique:

Em = Ec + Ep

Lorsqu'un corps, pendant sa chute, n'est soumis à aucune autre action que son propre poids, alors son énergie mécanique se conserve.

Si l'énergie mécanique d'un corps reste constant cela implique que toute baisse de l'énergie de position est compensée par une augmentation de l'énergie cinétique et inversement.