Travail, énergie cinétique et énergie potentielle — Première C
En Première C, on apprend que toute force qui déplace un objet lui transfère de l'énergie : c'est le travail. Cette énergie peut se transformer en énergie de mouvement (cinétique) ou de position (potentielle). Comprendre cela permet d'expliquer pourquoi un taxi-be lancé vite à Antananarivo met plus de temps à s'arrêter. Concentrons-nous ici sur une notion centrale : l'énergie cinétique.
Ravo descend une côte à vélo à Antsirabe. L'ensemble vélo + Ravo a une masse m = 80 kg et roule à v = 5 m/s. Son énergie cinétique vaut Ec = (1/2) × 80 × 52 = (1/2) × 80 × 25 = 1000 J.
À retenir
- Le travail d'une force constante de valeur F sur un déplacement d dans le sens du mouvement vaut W = F × d (en joules).
- L'énergie cinétique dépend du carré de la vitesse : Ec = (1/2) × m × v2. Doubler la vitesse multiplie Ec par 4.
- Théorème de l'énergie cinétique : la variation d'énergie cinétique est égale à la somme des travaux des forces.
Exercice d'exemple
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Le travail vaut W = F × d = 100 × 10 = 1000 J. D'après le théorème de l'énergie cinétique, Ec finale − 0 = 1000 J, donc (1/2) × 50 × v2 = 1000, soit 25 × v2 = 1000 et v2 = 40. Ainsi v = √40 ≈ 6,3 m/s.
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