Dix questions pour vérifier tes connaissances sur l’énergie potentielle de pesanteur et l’énergie mécanique. Choisis une seule réponse par question, puis lis l’explication. On prend g = 9,81 N/kg.
Questions répondues : 0/10 · Bonnes réponses : 0
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Quelle est l’énergie potentielle de pesanteur d’un objet de 2,0 kg situé à 3,0 m au-dessus de l’origine des altitudes ?
E_pp = m g z = 2,0 × 9,81 × 3,0 = 58,9 J, soit environ 59 J (les autres valeurs oublient un facteur ou le calcul complet).
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Quelle est l’unité de l’énergie potentielle de pesanteur dans le système international ?
Toutes les formes d’énergie s’expriment en joules (J).
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Comment définit-on l’énergie mécanique d’un système ?
Par définition E_m = E_c + E_pp.
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Dans quel cas l’énergie mécanique d’un objet en mouvement se conserve-t-elle ?
Sans force non conservative (frottements), ΔE_m = 0 : l’énergie mécanique est constante.
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Un objet descend de A (altitude 5,0 m) à B (altitude 2,0 m). Que peut-on dire du travail de son poids ?
W = m g (z_A − z_B) = m g × 3,0 > 0 : à la descente, le poids est moteur.
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On lâche sans vitesse une balle de 0,50 kg d’une hauteur de 2,0 m, sans frottements. Quelle est sa vitesse en arrivant au sol ?
v = √(2 g h) = √(2 × 9,81 × 2,0) = 6,3 m/s ; la masse n’intervient pas.
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Une voiture glisse sur une pente avec frottements. Que devient son énergie mécanique ?
ΔE_m = W(f) < 0 : l’énergie mécanique diminue, l’énergie perdue réchauffe le milieu.
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Pourquoi le choix de l’origine des altitudes ne change-t-il pas le résultat d’un bilan d’énergie ?
ΔE_pp = m g (z_B − z_A) ne dépend pas de l’origine.
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Une bille au bout d’un fil oscille sans frottements. La tension du fil…
La tension est perpendiculaire à la trajectoire : son travail est nul et E_m est conservée.
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Pour un système, ΔE_m = −120 J. Que peut-on conclure ?
ΔE_m est égale au travail des forces non conservatives : ici W = −120 J (frottements, par exemple).
Les notions passées en revue dans ce QCM énergie mécanique
- Énergie potentielle de pesanteur E_pp = m g z
- Choix de l’origine et variation ΔE_pp
- Travail du poids et force conservative
- Énergie mécanique E_m = E_c + E_pp
- Conservation de l’énergie mécanique
- Bilan avec frottements : ΔE_m = W(f)
Le piège classique
Le piège classique : croire que l’énergie mécanique se conserve toujours. Dès qu’un frottement travaille, ΔEm est négatif. Autre erreur : oublier de convertir l’altitude en mètres, ou utiliser Epp = m g z avec un z mesuré dans le mauvais sens.
La bonne habitude
Pour tout problème, commence par un schéma avec l’axe vertical et l’origine, puis écris Em = Ec + Epp aux deux positions étudiées. Demande-toi si des frottements travaillent : si non, égale les deux Em ; si oui, ΔEm est le travail des frottements.
Questions fréquentes
L’énergie mécanique est-elle détruite par les frottements ?
Non. L’énergie mécanique diminue, mais l’énergie perdue est transférée au milieu extérieur, surtout sous forme thermique : les surfaces et l’air s’échauffent.
Pourquoi une énergie potentielle peut-elle être négative ?
Parce que E_pp = m g z dépend de l’origine choisie. Si l’objet est situé sous l’origine, z est négatif et E_pp aussi. Cela n’a rien de gênant, seules les variations comptent.
Que vaut g sur Terre ?
Environ 9,81 N/kg (ou m/s²) en France. On peut l’arrondir à 9,8 pour les calculs, en gardant un nombre de chiffres significatifs cohérent avec les données.
Quelle différence entre énergie cinétique et énergie mécanique ?
L’énergie cinétique ne dépend que de la masse et de la vitesse. L’énergie mécanique additionne l’énergie cinétique et l’énergie potentielle de pesanteur : elle tient compte aussi de la position.