Théorème de l'Energie Mécanique


Une expérience comme celle présentée au concours permet de vérifier que la variation d'énergie mécanique est bien égale au travail de la force mais on peut imaginer d'autres expériences. En voici une sortant un peu de l'ordinaire qui vaut ce qu'elle vaut.

1.Un projet.

Proposons nous d'obtenir que, au cours d'un mouvement ascensionnel vertical, un objet de masse m soumis à une force supérieure à son poids ait un accroissement de son énergie cinétique égal par exemple au dixième de l'accroissement de l'énergie potentielle de pesanteur. On se donne la force d'intensité F et il faut déterminer m en conséquence en utilisant le théorème de l'énergie mécanique. On peut vérifier que ce résultat devrait être obtenu avec une masse de 185 g et une force de 2,0 newtons.

DEc + DEp = F.h
DEc = 0,1.DEp
1,1 DEp = F.d
1,1 m.g.h = F.h

2.Les résultats obtenus.

La force de 2 newtons est obtenue en réglant la tension d'alimentation du moteur (on a repéré cette tension en utilisant la deuxième loi de Newton).

Une petite balle de 185 grammes est accrochée au fil qui est lié au piston. On libère la balle qui s'élève tandis que l'enregistrement s'effectue.

Les courbes fournissent Ec et Ep. On peut constater, comme nous l'avions prévu, qu'à chaque instant l'énergie cinétique acquise ne vaut que le dixième de l'énergie potentielle de pesanteur (niveau de référence : position du départ Ec = 0).