Frottements et non-conservation de l'énergie mécanique

Quand l'énergie mécanique n'est plus conservée

Dès qu'une force non conservative agit sur un système, comme un frottement (solide ou fluide, ex : résistance de l'air), l'énergie mécanique n'est plus constante : elle diminue au cours du mouvement. Cette énergie n'est pas détruite, elle est transférée sous une autre forme, principalement de la chaleur.

Bilan énergétique

La variation d'énergie mécanique est alors égale au travail des forces de frottement, qui est négatif (car ces forces s'opposent toujours au mouvement) :

Em(finale) - Em(initiale) = W(frottements), avec W(frottements) <= 0

Exemple

Un skieur de masse 70 kg descend une piste avec frottements. S'il perd 500 J d'énergie mécanique à cause des frottements sur l'ensemble de la descente, cette énergie s'est transformée en chaleur au niveau des skis et de la neige.

Cas limite : vitesse constante

Si un objet se déplace à vitesse constante sur un plan horizontal avec frottement, son Ec ne varie pas mais Em diminue quand même car une force motrice compense en permanence le frottement (l'énergie est fournie et dissipée simultanément).

Pièges à éviter

• Croire que l'énergie disparaît : elle se transforme, notamment en chaleur.
• Oublier que Ep peut rester constante (déplacement horizontal) alors que Em diminue à cause des frottements sur Ec.
• Confondre le signe du travail des frottements (toujours négatif ou nul dans le sens du mouvement).