Chapitre 7 : Energie Potentielle Flashcards
L’énergie potentielle
- Des forces conservatives : peut importe le chemin pour arriver à h altitude le travail de ce type de force est le même et on a W = -ΔU
- Des forces non-conservatives : le chemin pour arriver à h altitude à un impact sur la quantité de travail à fournir pour ce type de force
Loi de conservation de l’énergie des forces conservatives
Comme on sait que W = ΔK et que W = -ΔU on peut dire que ΔK = -ΔU que l’on peut encore transformer, dans le cas d’une force conservative, en Kf + Uf = Ui + Ki qui est la loi de conservation d’énergie valable en tout point
Cette loi de conservation dit aussi que dans le cas de forces conservatives l’énergie mécanique totale est constante au cours du temps et donc que K + U = E
Attention on ne peut utiliser cette loi que si il n’y a QUE des forces conservatives
Cas du pendule
C’est un mouvement oscillatoire où la force de pesanteur est conservée
Cas du looping
En utilisant la conservation de l’énergie on peut résoudre beaucoup plus facilement les problèmes des looping du style quelle est la vitesse minimale pour que le chariot passe le looping (v = (g.R)^1/2) ou à quelle hauteur on peut lâcher le chariot pour qu’il passe le looping (h = 5/2.R) sans savoir le temps ,…
La non-conservation
Les rebonds d’une balle sont des exemples de mouvement où il y a non-conservation, il y a perte d’énergie au contact avec le sol, on peut d’ailleurs le voir parce que les rebonds perdent à chaque fois de l’altitude
Forces non-conservatives
Dans les forces non-conservatives le travail dépend du chemin parcouru.
Quand on est en présence de forces non-conservatives et conservatives et qu’on applique la deuxième loi de Newton on remarque que c’est la somme des forces conservatives et des forces non-conservatives qui valent alors m.a. Si on cherche le travail en tout on obtient W = Wc + Wnc , en appliquant la loi de conservation d’énergie avec des forces non-conservatives on obtient ΔU + ΔK = Wcn
Relation entre force conservative et énergie potentielle
- A 1D : en partant de la définition du travail on obtient F = -(dU)/(dx) ce qui prouve qu’une force conservative dérive d’un potentiel
- A 3D : (on a des vecteurs et plus des scalaires) on trouve que F = -gradient de U
Diagramme d’énergie d’un système à l’équilibre, cas du ressort
On peut représenter e système des deux manières différentes soit avec F= -kx ou avec U = 1/2.k.(x)^2 et E
Sachant que un ressort est en mouvement tant qu’il a deux l’énergie cinétique, quand le ressort est en +/-A le ressort n’a que de l’énergie potentielle alors qu’à sa position d’équilibre il n’a que de l’énergie cinétique, dans tous les cas E est tjrs constant
Équilibre instable
On peut voir se type d’équilibre comme une parabole inversée, donc quand on s’écarte de la politique d’équilibre on y reviendra pas parce que les forces tendent à éloigner l’objet de la position d’équilibre
Interactions entre molécules
C’est le potentiel de Lennard-Jones
En résumé, si deux molécules sont très éloignées l’une de l’autre elles se repoussent’ si elles sont très proches l’une de l’autre elles se repoussent aussi, donc il faut arriver à injecter assez d’énergie dans le système pour que les deux molécules s’attirent, si on en injecte trop on peut arriver jusqu’à assez d’énergie pour dissocier la molecule
