Dans les articles précédents, nous avons analysé en profondeur énergie cinétique et tout ce qui y est lié. Dans ce cas, nous continuons la formation et étudions énergie mécanique. Ce type d'énergie est ce qui est produit par le travail d'un corps. Il peut être transféré entre d'autres organismes. On pourrait dire que c'est la somme de l'énergie cinétique produite par le mouvement des corps, avec l'énergie potentielle élastique et / ou gravitationnelle. Cette énergie est produite par l'interaction des corps par rapport à la position que chacun a.
Dans cet article, vous apprendrez tout ce qui concerne l'énergie mécanique, de son fonctionnement à la façon de la calculer et de ses utilités. Souhaitez-vous en savoir plus? Continuez à lire 🙂
Explication de l'énergie mécanique
Pour faciliter la compréhension, prenons un exemple. Pensons à un objet projeté à distance du sol. Cet objet portera une énergie cinétique précédente car il est en mouvement. Au fur et à mesure qu'il avance, il acquiert une vitesse et une énergie potentielle gravitationnelle lorsqu'il est élevé au-dessus du niveau du sol. Prenons l'exemple du lancer d'une balle.
Tenant compte du fait que notre bras exerce un travail sur le ballon, il lui transfère l'énergie cinétique pour qu'il puisse bouger. Dans cet exemple, nous allons considérer force de friction négligeable avec l'air Ou bien cela rendrait les calculs et l'apprentissage du concept très difficiles. Lorsque la balle a été lancée et qu'elle est en l'air, elle transporte l'énergie cinétique qui la pousse à se déplacer et l'énergie potentielle gravitationnelle qui la tire vers le sol parce qu'elle est élevée.
Nous devons toujours garder à l'esprit que nous sommes soumis à la force de gravité. La gravité terrestre nous pousse vers le sol avec une accélération de 9,8 mètres par seconde au carré. Les deux forces qui interagissent avec la balle ont une vitesse, une accélération et une direction différentes. Par conséquent, l'énergie mécanique est la résultante des deux énergies.
L'unité de mesure de l'énergie mécanique, selon le système international, est le joule.
Formula
Pour les physiciens, le calcul de l'énergie mécanique se traduit par la somme de l'énergie cinétique et du potentiel gravitationnel. Ceci est exprimé par la formule:
Em = Ec + Ep
Où Em est l'énergie mécanique, Ec la cinétique et Ep le potentiel. Nous avons vu la formule de l'énergie cinétique dans un autre article. Lorsque nous parlons d'énergie potentielle gravitationnelle, nous parlons du résultat de la masse multipliée par la hauteur et la gravité. La multiplication de ces unités nous montre l'énergie potentielle d'un objet.
Principe de conservation de l'énergie
Les enseignants ont toujours insisté à maintes reprises sur le fait que l'énergie n'est ni créée ni détruite, mais transformée. Cela nous amène au principe de conservation de l'énergie.
Lorsque l'énergie mécanique provient d'un système isolé (dans lequel il n'y a pas de frottement) basé sur des forces conservatrices (qui conserve l'énergie mécanique du système) sa résultante restera constante. Dans une autre situation, l'énergie du corps sera constante tant que le changement ne se produira que dans le mode énergétique et non dans sa valeur. Autrement dit, si l'énergie est transformée de cinétique en potentiel ou en mécanique.
Par exemple, si nous lançons la balle verticalement, elle aura toute l'énergie cinétique et potentielle au moment de l'ascension. Cependant, lorsqu'il atteindra son point le plus élevé, étant arrêté sans déplacement, il n'aura que l'énergie potentielle gravitationnelle. Dans ce cas, l'énergie est conservée, mais en mode potentiel.
Cette déduction peut être exprimée mathématiquement par l'équation:
Em = Ec + Ep = constante
Exemples d'exercices
Pour vous offrir un meilleur enseignement de ce type d'énergie, nous allons mettre quelques exemples d'exercices et nous les résoudrons pas à pas. Dans ces questions, nous impliquerons les différents types d'énergie que nous avons vus jusqu'à présent.
- Cochez la mauvaise option:
- a) L'énergie cinétique est l'énergie que possède un corps, car il est en mouvement.
- b) On peut dire que l'énergie potentielle gravitationnelle est l'énergie que possède un corps parce qu'il est situé à une certaine hauteur au-dessus de la surface de la terre.
- c) L'énergie mécanique totale d'un corps est commune, même avec l'apparition de frottements.
- d) L'énergie totale de l'univers est constante et peut être transformée d'une forme à une autre; cependant, il ne peut pas être créé ou détruit.
- e) Lorsqu'un corps a de l'énergie cinétique, il est capable de travailler.
Dans ce cas, la mauvaise option est la dernière. Le travail n'est pas effectué par l'objet qui a l'énergie cinétiqueMais le corps qui vous a donné cette énergie. Revenons à l'exemple de la balle. En le jetant en l'air, c'est nous qui faisons le travail pour lui donner l'énergie cinétique pour se déplacer.
- Disons qu'un bus de masse m parcourt une route de montagne et descend d'une hauteur h. Le chauffeur de bus maintient les freins pour éviter de s'écraser en descente. Cela maintient la vitesse du bus constante même lorsque le bus est en descente. Compte tenu de ces conditions, indiquez si c'est vrai ou faux:
- La variation de l'énergie cinétique de la voiture est nulle.
- L'énergie mécanique du système bus-Terre est conservée, car la vitesse du bus est constante.
- L'énergie totale du système bus-Terre est conservée, bien qu'une partie de l'énergie mécanique soit transformée en énergie interne.
La réponse à cet exercice est V, F, V. Autrement dit, la première option est vraie. Si nous allons à la formule de l'énergie cinétique, nous pouvons voir que si la vitesse est constante, l'énergie cinétique reste constante. L'énergie mécanique n'est pas conservée, car le potentiel gravitationnel continue de varier en descendant des hauteurs. Le dernier est vrai, car l'énergie interne du véhicule se développe pour maintenir le corps en mouvement.
J'espère qu'avec ces exemples, vous pourrez mieux en apprendre davantage sur l'énergie mécanique et réussir les examens physiques qui coûtent si cher à de nombreuses personnes 😛