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Cas particuliers du travail d'une force
Trois cas particuliers du travail d'une force : force motrice, force résistante, force à travail nul. 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 : 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. 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. 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. Ce dernier cas ne doit pas laisser penser qu'une force dont le travail est nul n'a aucun effet sur un système. Les forces dont le travail est nul ne modifient pas l'énergie cinétique du solide. En particulier, elles ne modifient pas la norme de la vitesse ; elles peuvent cependant en modifier la direction.
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.
Photographie, Physique, Énergie cinétique, Énergie potentielle, Parcs à thèmes, Parcs d'attractions, Arlington (Va.)
Montagnes russes
Les montagnes russes de "Six Flags over Texas", parc à thème d'Arlington. Le nom fait référence aux six pays qui ont gouverné le Texas : Espagne, France, Mexico, République du Texas, U. S. A. et Confédération des États d'Amérique. Les véhicules des montagnes russes atteignent leur maximum d'énergie cinétique au bas de leur parcours. Lorsqu'ils commencent à monter, l'énergie cinétique est transformée en énergie potentielle. La somme des énergies cinétique et potentielle du système reste constante, si on néglige les pertes (relativement faibles) dues aux frottements.
Dessins et plans, Mâts, Énergie cinétique, Énergie mécanique, Éoliennes, Énergie électrique, Nacelles, Rotors
Schéma d'éolienne
Schéma d'éolienne de type aérogénérateur : une éolienne est un dispositif qui transforme l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Le plus souvent cette énergie est elle-même transformée en énergie électrique. Les éoliennes produisant de l'électricité sont appelées aérogénérateurs. Une éolienne se compose des éléments suivants : un mât, qui permet de placer le rotor à une hauteur suffisante pour permettre son mouvement (nécessaire pour les éoliennes à axe horizontal) ou placer ce rotor à une hauteur lui permettant d'être entraîné par un vent plus fort et régulier qu'au niveau du sol. Le mât abrite généralement une partie des composants électriques et électroniques (modulateur, commande, multiplicateur, générateur, etc.) ; une nacelle montée au sommet du mât, abritant les composants mécaniques, pneumatiques, certains composants électriques et électroniques, nécessaires au fonctionnement de la machine. La nacelle peut tourner pour orienter la machine dans la bonne direction ; un rotor, composé de plusieurs pales (en général trois) et du nez de l'éolienne, fixé à la nacelle. Le rotor est entraîné par l'énergie du vent, il est branché directement ou indirectement (via un multiplicateur de vitesse à engrenages) au système mécanique qui utilisera l'énergie recueillie (pompe, générateur électrique...).
Vecteurs au billard
Vecteurs au billard : exemple d'une collision dans un jeu de billard. Les collisions représentent une grande partie du jeu de billard. Ces collisions sont élastiques, puisque l’énergie cinétique est généralement conservée au cours des collisions. Au cours des collisions dans les jeux de billard, la quantité de mouvement est conservée.