Le principe de conservation de l'énergie mécanique

Définition de l'énergie mécanique

L'énergie mécanique Em d'un système est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle (de pesanteur et/ou élastique) :

Em = Ec + Ep

Le principe de conservation

Lorsque seules des forces conservatives agissent sur un système (typiquement le poids, ou la force de rappel d'un ressort, en l'absence de frottements et de résistance de l'air), l'énergie mécanique se conserve : elle reste constante au cours du mouvement.

Em(initiale) = Em(finale)

Cela signifie que l'énergie cinétique et l'énergie potentielle peuvent se transformer l'une en l'autre, mais leur somme ne change pas.

Exemple : la chute libre

Un objet lâché sans vitesse initiale d'une hauteur h, en l'absence de frottements, voit son Epp diminuer et son Ec augmenter au même rythme. Juste avant l'impact, toute l'énergie potentielle initiale s'est transformée en énergie cinétique : m * g * h = 1/2 * m * v^2

Exemple : le pendule

Un pendule qui oscille sans frottement échange en permanence Ec et Epp : vitesse maximale (Ec max, Epp min) au point le plus bas, vitesse nulle (Ec = 0, Epp max) aux points extrêmes.

Pièges à éviter

• Appliquer la conservation de Em alors que des frottements existent (cas traité dans la leçon suivante).
• Oublier de repérer clairement les états initial et final avant d'écrire l'égalité des énergies.