Travail et énergies
• l'énergie cinétique ;
• l'énergie potentielle.
Les effets du travail (déformation, modification de température...) dépendent alors de deux nouvelles grandeurs : l'énergie cinétique et l'énergie potentielle.
(c'est la seule force extérieure).
Au cours de la chute libre, le carré de la vitesse
du centre d'inertie du solide est proportionnel
à la hauteur de chute 
: 
.
, d'un solide de masse 
, le travail 
du poids vaut : 
.On obtient alors
. Le terme obtenu a la même unité que
le travail, c'est-à-dire le Joule (J) ;
c'est l'énergie cinétique.L'énergie cinétique
d'un solide est égale au produit de la masse
de ce solide et du carré de la vitesse
de son centre d'inertie : 
.[
en
joule (J) ; en
kilogramme (kg) et en
mètre par seconde (m.s-1).]
Exemple :
Une balle de tennis d'une masse m = 30,0 g (0,030 kg) atteint une vitesse au service de 200 km.h-1 (55,6 m.s-1). Elle possède alors une énergie cinétique EC valant EC =
× 0,030 ×
(55,6)² = 46,6 J.Exemple :
Pour soulever des haltères, un haltérophile doit fournir un travail. Les haltères passent alors du sol au niveau de ses épaules ou au-dessus de la tête de l'haltérophile.
d'un point
matériel de masse 
, situé à une
altitude 
au voisinage de la Terre est : 
.
est l'énergie potentielle mesurée en
joule (
)
; 
est la masse du point en kilogramme (
)
; 
est l'intensité de la pesanteur en newton par
kilogramme (
) ou
mètre par seconde au carré (
) ;
à Paris et 
est
l'altitude du point considéré par rapport
à une origine (niveau de
référence).Remarques :
• L'altitude
est
donnée par rapport à une origine qu'il faut
préciser. On choisit la plus commode ;• Les calculs font souvent appel à des différences d'énergie, donc la précision de l'origine devient secondaire ;
• L'énergie potentielle d'un point peut s'appliquer à celle d'un solide si l'on considère un point particulier du solide : son centre d'inertie.
Exemple :
L'énergie potentielle de pesanteur
d'un ballon de masse 
situé au dernier étage de la Tour Eiffel
est :•
si
l'on choisit le sol comme origine des altitudes.•
si l'origine des altitudes est le troisième
étage de la Tour Eiffel.
• L'énergie cinétique 
d'un solide est égale à la moitié du
produit de la masse 
de
ce solide et du carré de la vitesse 
de
son centre d'inertie :
.
[ en joule (J) ;
en kilogramme (kg)
et en mètre par
seconde (m.s-1).]
• L'énergie potentielle de pesanteur
d'un point matériel de
masse 
, situé à une
altitude 
au voisinage de la Terre est :
.
[ 
en
joule (J) ; en
kilogramme (kg) , et 
est
l'altitude du point considéré par rapport
à une origine (niveau de
référence).]
• Au cours du mouvement d'un solide, soumis à l'action de son poids et à des forces extérieures dont le travail est nul, l'énergie mécanique, qui est la somme des énergies cinétique et potentielle, se conserve.
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