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Concept
Énergie mécanique
Résumé
En mécanique classique, l’ d'un système est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle. Comme elle dépend de la vitesse du système, l'énergie mécanique n'est pas un invariant galiléen, c'est-à-dire que sa valeur varie selon le référentiel d'étude.
Lorsqu'un système n'est soumis qu'à des forces conservatives, son énergie mécanique se conserve. C'est la principale utilité de l'énergie mécanique.
L'énergie mécanique d'un système s'exprime généralement comme la somme de son énergie cinétique macroscopique et de son énergie potentielle :
L'énergie potentielle du système est la somme des énergies potentielles dont dérivent les forces considérées dans la transformation. elle regroupe l'énergie potentielle gravitationnelle, l'énergie potentielle électrostatique, l'énergie potentielle élastique et toute autre énergie potentielle macroscopique. Elle ne dépend que de la position du système.
L'énergie cinétique macroscopique peut être séparée en deux parties : l'énergie cinétique de translation et l'énergie cinétique de rotation :
Elle ne dépend que de la vitesse des éléments du système, et donc du référentiel d'étude. L'énergie cinétique microscopique, qui participe à l'énergie interne utilisée en thermodynamique, n'est pas prise en compte dans le calcul de l'énergie mécanique.
L'énergie mécanique est entièrement déterminée par la vitesse et la position du système.
Dans un référentiel galiléen, pour un point matériel de masse constante parcourant un chemin entre un point et un point :
avec et les énergies mécaniques du point respectivement aux positions et . Le résultat ne dépend pas du chemin emprunté entre et , ce qui découle du caractère exact de la différentielle de l'énergie mécanique.
L’énergie mécanique d'un point soumis uniquement à des forces conservatives est donc conservée, c'est-à-dire quelle est constante le long du chemin emprunté par le point.
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