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Energie cinétique et énergie potentielle

Transcription de la vidéo

donc dans la vidéo précédente on a pris l'exemple d'un bloc un cube par exemple de masse m qui se déplacent sans frottement sur un plan horizontal après l'application d'une force f donc à l'instant initial un instant t 0 il a une vitesse v 0 on avait pris cette vitesse nul les héros égal 0 et à l'instant t 1 il a une vitesse qu'on va appeler v1 ou vf et il a parcouru entre l'instant t 0 à l'instant t 1 la distance des quais marqué avec cette double flèche en haut donc ce qu'on a vu c'est que le produit de la force fois la distance parcourue c'est est égal à un demi de la masse fois la vitesse finale au carré donc cette partie la force fois la distance c'est ce qu'on a appelé c'est ce qu'on a défini comme étant w ou encore le travail et cette seconde partie c'est ce qu'on a appelé l'énergie l'énergie cinétique donc en fait qu'on a écrit ici c'est que l'énergie cinétique c'est le travail à fournir à un objet pour l'amener de sa position de repos à la position dans laquelle il a une vitesse v donc on peut prendre un exemple concret on va prendre par exemple une masse qui est égal à 5 kg une vitesse v1 de 7 mètres par seconde donc si on calcule ce travail où cette énergie cinétique 1/2 de mv carré ça nous donne un demi de 5 qui 5 kg pour la masse x 7 au carré pour la vitesse fait 49 donc un demi de 5 x 49 ça fait à peu près cent vingt-cinq donc 125 et l'unité cd newtons mètres et on a vu que les newtons-mètres par définition c'est aussi ce qu'on appelle des joule donc en fait sans même connaître exactement quelle est la nature de la force ou la distance qui a été parcouru par ce bloc si on a ce bloc de masse m qui avec une vitesse 7 mètres par seconde à l'instant t 1 c'est qu'il a fallu fournir un travail de 125 joule pour l'année dans cet état on va prendre ce deuxième exemple et on va voir ce qu'on peut expliquer avec donc on a ici on va imaginer une cage d'ascenseur par exemple une cage d'ascenseur de poids m sur laquelle on va appliquer une force par exemple la tension d'un fils que j'ai appelé t d'intensité mg donc cette tension est exactement la même intensité que le poids qui nous ramène vers le bas donc on est sur terre le poids cmg hélas j'applique la tension d'un fils avec la même intensité à savoir mg je vais déplacer cette cage d'ascenseur du point zéro au point h et donc on va parcourir une certaine distance h vers le haut donc le travail w de cette force d'attention qui tire notre ascenseur vers le haut c'est son intensité la masse la masse soit la constante de gravitation sur terre l'intensité du champ de gravitation sur terre petits jets et donc fois la distance parcourue qui est ici h pour prendre un exemple concret on peut décider par exemple que notre ascenseur à une masse m qui vaut 100 kg et qu'on va le déplacer donc sur une hauteur de mettons 100 m donc si on applique une force qui est exactement égal au poids et que notre ascenseur dans son état initial est immobile dans ce cas là il ne va rien se passer puisque on aura une force qui va exactement compenser le poids donc il n'y aura pas apparition de mouvements par contre si on suppose qu'à l'instant initial l'ascenseur est déjà à la vitesse v une vitesse constante si on applique avec ce câble ici une tension mg ça va suffire pour maintenir notre ascenseur dans son mouvement rectiligne et uniforme vers le haut si on lui appliquer une force plus petit que le point à ce moment-là l'ascenseur ralentirait son ascension puisque la tension du câble qui tire l'ascenseur serait plus petit que le poids le poids l'emporterait et on aurait donc un ralentissement de la montée notre ascenseur inversement si on applique une tension qui est plus grande que le poids alors notre ascenseur va accélérer son mouvement vers le haut donc là on considère simplement qu'on se déplace avec une vitesse constante et donc l'accélération est nul et puisque l'accélération nuls donc à égal zéro ça implique que la somme d'efforts soient nuls sommes des forces est égal à zéro et donc ici le poids plus la tension du fil est égal à zéro donc elles ont la même valeur absolue et elle sont opposés en direction on a le poids qui vaut mg il est orienté vers le bas et on à l'attention du câble de l'ascenseur qui vaut mg et qui est orienté vers le haut donc si je fais le petit calcul notre travail w est égal à 100 100 kg fois gevo bien sûr 9,81 à prendre 9 8 il faut à la hauteur parcouru ici donc ici c'est 100 m et donc on se retrouve avec 98 milles et donc ça c'est des newtons mètres ce qui équivalent à des foules qu'en fait la question que tu dois te poser dans cet exercice et on a fait travailler la tension du cab puisqu'on aime bien notre ascenseur entre 0 et h donc on l'a fait déplacer sur une distance âge mais on n'a pas changé son énergie cinétique il était à une vitesse v à l'état initial il arrive 20 h avec une vitesse v donc où est passée cette énergie qu'on a mis dans le système donc bien sûr on n'a pas perdu de l'énergie ce travail a été transformée en énergie potentielle donc l'énergie potentielle c'est ce qu'on a écrit en dessous cm x j'ai foi âge donc le poids fois la hauteur et donc même corner dans le cas d'un ascenseur qui est une vitesse nul à l'instant initial et à l'instant finale qui se retrouve aussi avec une vitesse nul à une hauteur h plus haut que l'instant initial donc dans ce cas même si l'énergie cinétique nuls le travail a bien été convertie en énergie potentielle donc pourquoi on appelle ça de l'énergie potentielle et bien tout simplement parce qu'un objet qui a une hauteur h il peut potentiellement transformer son énergie cette énergie potentiel en énergie cinétique par exemple si j'ai un ballon que je lâche du balcon eh bien il va tomber spontanément vers le bas et donc il va transformer son énergie potentielle qui est dû à son poids fois sa hauteur en énergie cinétique donc on va prendre un dernier exemple imaginons qu'on est un objet par exemple un cube de 1 kg et ce cube se situe à une hauteur hb qui est égale à 10 mètres du sol donc on a le zéro ici quelle est l'énergie potentielle de notre système donc on peut l'appeler ep cette énergie potentiel on l'a vu c'est la masse fois j'ai fois la hauteur donc ici un kilogramme fois 9,8 fois dit m ce qui fait 98 newtons-mètres qu'on exprime aussi en joules 98 joule est donc en fait ça ça veut dire que le travail nécessaire pour amener un objet de 0 à 10 mètres un objet de 1 kg c'est 98 joule il a fallu 98 joule pour amener cet objet à cette altitude où si je lâche cet objet de 1 kg et que je laisse écrasé sur le sol ici alors on peut le faire de manière classique ou bien de manière beaucoup plus rapide on peut le faire en utilisant le travail et l'énergie et c'est là que ces deux notions deviennent intéressantes donc il existe un principe en physique un principe très important qui est le principe de la conservation d'énergie donc ce principe nous dit que l'énergie totale d'un système isolé se conserve alors c'est vrai dans un certain type de référentiels on repart entrer dans les détails ici mais donc ça veut dire que si une certaine forme d'énergie augmente ou diminue pour un système isolé alors ça veut dire que cette énergie a été transformée sous une autre forme d'énergie il n'y a pas de perte ni de création d'énergie dans un système isolé dans notre exemple ici notre objet au début à une énergie potentielle ep 98 joule égal à 98 joule et lorsque l'objet va atteindre le sol son énergie potentielle altitude zéro sera zéro donc on peut se dire mais on avait 98 joule au début ensuite à la fin on a zéro puisqu'on vient d'apprendre que l'énergie se conserve ses 98 joule ont dû passer quelque part ils ont dû se transformer en un autre type d'énergie donc je pense que tu peux t'imaginer assez facilement de quel type d'énergie puisque ce bloc va arriver ici avec une vitesse élevée mais bon on va s'arrêter là pour cette vidéo et ça ça fera l'objet de la prochaine vidéo donc je te dis à très bientôt