PHYSIQUE Cours - Classe de terminale S

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Lois - Terminale S
Chapitre 2: Forces, travail et énergie

Travail et énergie

Travail et énergie potentielle
Lorsqu'une force est conservative alors il est possible de lui associer une énergie potentielle Ep dont la variation correspond à l'opposée du travail de cette force. Ainsi , pour un mouvement d'un point A à un point B:

 ΔEp = EpB - EpA = - WAB( vecteur force F )  

Il est en particulier possible de définir une énergie potentielle pour:
- Un mouvement dans le champ de pesanteur terrestre.
L'énergie potentielle de pesanteur  Epp s'exprime alors de la manière suivante:
  Epp(A) = mgzA        où m est la masse du système en kilogramme( kg )
                                      g est l'intensité de la pesanteur terrestre en newton par kilogramme(  N.kg-1)
                                      z est l'altitude au point A en mètre ( m )
                                      Epp(A) est l'energie potentielle de pesanteur au point A en joule ( J)       
-Le mouvement d'une charge électrique dans un champ électrostatique uniforme
L'énergie potentielle électrique Epe s'exprime alors de la manière suivante:
  Epe(A) = q VA          où q est la valeur de la charge électrique en Coulomb ( C)
                                       VA est le potentiel électrique au point A ( en volt ( V )
                                       Epe(A) est l'énergie potentielle électrostatique au point A en joule ( J)

Travail et énergie mécanique
Par définition l'énergie mécanique d'un système est la somme de son énergie cinétique et de son ( ou ses ) énergie potentielle:
Em = Ec + Ep
Lorsqu'un système est soumis seulemement à des forces conservatives alors l'énergie mécanique est constante.  Dans ce cas les variations d'énérgie cinétique sont compensées par  des variations d'énergie potentielle ( et inversement ).
Lorsqu'un système est soumis à des forces non conservatives alors la variation d'énergie mécanique est égale à la somme des travaux des forces non conservatives:

 ΔEm = ΣW( vecteur force F non conservatives)

Travail et énergie cinétique
Le travail d'une force ( qu'elle soit conservative ou non ) modifie directement l'énérgie cinétique du système. Ainsi la somme des travaux des forces auxquelles est soumis un système correspond à la variation de son énergie cinétique. Cette relation est connue sous le nom de théorème de l'énergie cinétique:  

 ΔEc = ΣW( vecteur force F )  

Ce théorème est souvent utilisé pour déterminer la vitesse d'un système lorsque celui-ci est soumis à une force et il peut constituer une alternative au principe fondamental de la dynamique.

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