Simulic
Français

Conservation de l'énergie mécanique – objet glissant sur une piste courbe

PhysiqueÉnergie et quantité de mouvement15–16 ans

Simulic.comChargement…

Utiliser avec ma classe

Un objet de masse m est lâché d'une hauteur h, glisse le long d'une piste courbe puis remonte de l'autre côté. Les barres d'énergie cinétique Ec, d'énergie potentielle Ep et de chaleur due aux frottements se mettent à jour à chaque image, avec un graphique en fonction du temps ; sans frottement, Ec + Ep reste constante et l'objet remonte à sa hauteur initiale. Faites glisser l'objet en n'importe quel point de la piste pour le lâcher à nouveau.

Leçon : Énergie cinétique, énergie potentielle, énergie mécanique et sa conservation ; puissance

Ce qu’elle montre

L'énergie mécanique est la somme de l'énergie cinétique Ec = ½mv² et de l'énergie potentielle de pesanteur Ep = mgh. Sur une piste sans frottement, seul le poids travaille, donc Ec + Ep reste constante : l'objet accélère en descendant, est le plus rapide en bas, où v = √(2gh), et remonte jusqu'à sa hauteur de départ. Avec frottement, le travail des forces de frottement transfère de l'énergie sous forme de chaleur Q : Ec + Ep + Q se conserve tandis que l'énergie mécanique diminue et que chaque passage atteint une hauteur plus faible.

Mode d’emploi

Commencez avec Coefficient de frottement μ = 0, cliquez sur Lancer et observez les barres Ep et Ec échanger de l'énergie tandis que leur somme reste fixe. Modifiez la Masse de l'objet et la Hauteur initiale, et comparez la hauteur atteinte et la vitesse en bas. Augmentez ensuite μ, laissez Afficher le graphique énergie-temps activé et suivez la barre Q frottements jusqu'à l'arrêt de l'objet. Faites glisser l'objet le long de la piste pour le lâcher d'un autre point.

Paramètres modifiables

  • Masse de l'objet 0,5–5 kg
  • Hauteur initiale 1–10 m
  • Coefficient de frottement μ 0–0,5
  • Afficher le graphique énergie-temps

Questions à explorer

  1. Avec μ = 0, pourquoi la hauteur atteinte de l'autre côté ne dépend-elle pas de la masse ?
  2. Avec frottement, Ec + Ep + Q varie-t-elle au cours du temps ? Que devient Ec + Ep ?
  3. En quel point de la piste l'objet est-il le plus rapide, et comment l'énergie l'explique-t-elle ?

Simulations associées