Conversion entre énergie potentielle et énergie cinétique

L'énergie mécanique

Un objet en mouvement possède une énergie cinétique Ec = (1/2) * m * v^2, en plus de son énergie potentielle de pesanteur Epp. La somme des deux est l'énergie mécanique : Em = Ec + Epp.

Conservation de l'énergie mécanique

En l'absence de frottements, l'énergie mécanique se conserve au cours du mouvement : Em(initiale) = Em(finale). Autrement dit, toute perte d'énergie potentielle se retrouve intégralement en énergie cinétique, et inversement.

Exemple : la chute libre

Une balle de masse m = 0.1 kg est lâchée sans vitesse initiale d'une hauteur h = 5 m (g = 10 N/kg, frottements de l'air négligés).

• Au départ : Ec = 0, Epp = m * g * h = 0.1 * 10 * 5 = 5 J, donc Em = 5 J.
• À l'arrivée au sol (référence h = 0) : Epp = 0, donc toute l'énergie mécanique est devenue cinétique : Ec = 5 J.

On en déduit la vitesse à l'arrivée : (1/2) * m * v^2 = 5, donc v^2 = 100, v = 10 m/s.

Tableau récapitulatif

Instant	Ec (J)	Epp (J)	Em (J)
Départ	0	5	5
Arrivée	5	0	5

Piège classique

Cette conservation n'est valable que sans frottements. Avec des frottements (air, sol), une partie de l'énergie mécanique se transforme en chaleur et Em(finale) < Em(initiale).