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Dessins et plans, Balles et ballons, Énergie mécanique -- Transmission, Physique, Énergie, Énergie cinétique, Transfert d'énergie, Énergie potentielle, Énergie -- Conservation, Masse gravitationnelle
Chute libre : trois formes successives d'énergie
Dans la chute, de l'énergie potentielle devient de l'énergie cinétique. On peut utiliser le principe de conservation de l'énergie mécanique d'un système dans le cas d'une balle élevée à une certaine hauteur du sol. Initialement, elle possède de l'énergie potentielle gravitationnelle. En tombant, accélérée par la force gravitationnelle (une force conservative), son énergie potentielle devient graduellement de l'énergie cinétique. Juste au moment de toucher le sol, la différence d'énergie potentielle gravitationnelle, entre sa position initiale et celle qu'elle occupe, est devenue de l'énergie cinétique. Dans cet exemple, pour considérer que l'énergie est entièrement conservée, il faut négliger la résistance de l'air.
Dessins et plans, Énergie mécanique -- Transmission, Physique, Énergie cinétique, Énergie mécanique, Énergie potentielle
Conservation de l'énergie
Conservation de l'énergie : à tout moment, la somme de l'énergie potentielle élastique et de l'énergie cinétique est une constante. La conservation de l'énergie est un principe physique selon lequel dans un référentiel inertiel, l'énergie totale d'un système isolé est invariante au cours du temps. Mathématiquement, la variation instantanée d'énergie est nulle. frac{dE}{dt} = 0. En mécanique newtonienne, c'est aussi vrai pour un système influencé par une force conservative. Dans les systèmes simples de la mécanique newtonienne, la somme des énergies cinétiques, K, et des énergies potentielles, U, est une constante. Elle demeure inchangée sous l'action de forces conservatives uniquement.
Dessins et plans, Énergie mécanique -- Transmission, Dix-huitième siècle, Isaac Newton (1642-1727), Galilée (1564-1642), Chute libre, Génie mécanique, Machines -- Modèles réduits
Machine d'Atwood
Machine d'Atwood (surcharge à gauche, masse à droite) : Atwood (1746-1807) est surtout célèbre chez les élèves de terminales math. élém. des années 1945-1972, par sa « machine » hautement didactique qui permettait de s'entraîner sur la bonne application de la « relation fondamentale de la dynamique » (deuxième loi de Newton) et/ou la conservation de l'énergie mécanique. Tous les grands lycées de France possèdent sans doute encore, dans leurs placards, une machine d'Atwood. Du point de vue expérimental, l'appareil fut l'objet d'un travail soutenu durant au moins un siècle, ce qui permit de tenir compte de beaucoup de correctifs. Néanmoins, pouvoir placer l'appareil dans un grand tube de Newton est resté l'apanage des très grands lycées. La chute libre est difficile à étudier quantitativement, car les temps de parcours sont très courts. Galilée est le premier à chercher comment la ralentir, sans la « dénaturer » : il pensa au plan incliné d'angle α (où intervient seulement g⋅sinα), puis à la succession de plans inclinés. La difficulté pour Galilée restait la mesure du temps… Atwood proposa « sa » machine pour diminuer l'accélération des masses.
Travail d'une force
Le travail d'une force est l'énergie fournie par cette force lorsque son point d'application se déplace (l'objet subissant la force se déplace ou se déforme). Il est responsable de la variation de l'énergie cinétique du système qui subit cette force. Si par exemple on pousse une voiture, le travail de la poussée est l'énergie produite par cette poussée. Considérons une force vec{F} constante s'appliquant sur un objet se déplaçant sur une trajectoire rectiligne (Il n'y a pas d'autres forces s'exerçant sur l'objet). Un certain nombre de cas particuliers permettent d'illustrer la notion de travail d'une force : 1) Si la force vec{F} est parallèle au déplacement vec{u} et orientée dans le même sens, le travail W = vec{F}cdotvec{u} fourni par la force est positif : d'après le théorème de l’énergie cinétique, la force a augmenté l'énergie cinétique du système, celui-ci se déplace donc plus rapidement. Une telle force est parfois dénommée force motrice. 2) Si la force vec{F} est parallèle au déplacement vec{u} mais orientée dans le sens opposé, le travail W = vec{F}cdotvec{u}, fourni par la force est négatif : d'après le théorème de l’énergie cinétique, la force a diminué l'énergie cinétique du système, celui-ci se déplace donc plus lentement. On appelle parfois une telle force, une force résistante. 3)Si la force vec{F} est perpendiculaire au déplacement vec{u}, le travail de la force est nul W = 0 : la force n'a pas modifié l'énergie cinétique du système. On peut dire plus simplement que si la force vec{F} est perpendiculaire au déplacement, elle ne modifie pas le déplacement.
Photographie, Énergie de la houle, Houle, Accélération (mécanique), Accéléromètres, Capteurs de pression, Iridium, Perches, Pression, Pression -- Mesure, Pression -- Mesure -- Instruments
Bouée houlographe
Bouée houlographe de type "Datawell waverider", en cours de déploiement à partir d'un bâtiment hydrographique du SHOM en 2007. La bouée peinte en rouge et jaune contient le capteur (accéléromètres) ainsi que les moyens de traitement et de transmission qui se fait par le Système Iridium (petite antenne) et par radio en bande VHF (grande antenne). La ligne de mouillage sous la bouée permet de maintenir la bouée en place tout en la laissant bouger avec le mouvement des vagues. Une perche à houle est un capteur vertical fixe qui mesure des variations de propriétés électriques liées à son immersion. Un enregistreur posé sur le fond mesure les variations de pression. Une bouée flottante munie d'un accéléromètre ou waverider buoy mesure ses accélérations en pilonnement ; en ajoutant d'autres accéléromètres il est possible d'en déduire des propriétés directionnelles. Un enregistreur embarqué combine des mesures de pression et des mesures d'accélération.