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01 Energétique Lycée Claude LEBOIS – Saint CHAMOND Page 1 sur 4 Cours 01 Termin

01 Energétique Lycée Claude LEBOIS – Saint CHAMOND Page 1 sur 4 Cours 01 Terminale S-SI Comportement dynamique et énergétique des systèmes Energie , puissance Compétences attendues : C122 - déterminer les grandeurs énergétiques des éléments fonctionnels de la chaîne d’énergie (puissances d’entrée et de sortie, rendement) C123 - reconnaître la réversibilité des éléments fonctionnels de la chaîne (transmission, conversion, alimentation); C124 - tracer la relation entrée/sortie dans le quadrant correspondant. I - Présentation L’énergie est une grandeur physique qui caractérise la capacité d’un ensemble matériel…………………………………… ……………………ou à modifier ………………………………………………………………………………. (unité :…………………………………………..). L’homme intervient sur la cascade énergétique afin de modifier son environnement : Forme primaire Forme exploitée Forme dégradée Exemples : Moteur électrique : Réacteur nucléaire : Vérin pneumatique : II - Principe de conservation de l'énergie Exemple : Véhicule automobile Avec : = + Energie de sortie exploitée Energie de sortie dégradée Energie d'entrée 01 Energétique Lycée Claude LEBOIS – Saint CHAMOND Page 2 sur 4 III - Energie ou Travail mécanique 3-1 Travail d’une force constante en translation Le travail élémentaire W, exprimé en Joules (J), d’une force F r (N) se déplaçant de A vers B (m) est égal au produit scalaire : Soit : où α est l'angle entre les directions de la force et de son déplacement. Ce travail ne dépend que de la longueur AB et en aucun cas de la manière de se déplacer de A vers B. 3-2 Travail d’une force en rotation autour d’un axe fixe (couple constant) Le travail d’un couple (moment constant et résultante nulle) est égal à la valeur de ce couple multipliée par son angle de rotation : 3-3 Exemples : Le travail mécanique dépend de l'intensité de l'action mécanique et de la valeur du déplacement, il ne dépend pas du chemin parcouru 01 Energétique Lycée Claude LEBOIS – Saint CHAMOND Page 3 sur 4 IV - Les différents aspects de l’énergie mécanique 4-1 Energie potentielle : C’est l’énergie acquise par un système. Elle dépend uniquement des positions initiales et finales. Energie potentielle de pesanteur : Un système de masse m se déplaçant sur une trajectoire quelconque entre deux points A et B d’altitudes respectives h1 et h2 possède une énergie potentielle de pesanteur : EP (pes) : m : g : h1 et h1 : Energie potentielle d’élasticité : Un ressort de rigidité k et de longueur à vide l0 possède une énergie potentielle d’élasticité : EP (élas) : k : l et l0 : Un ressort de rigidité K et de déflexion angulaire à vide θ0 possède une énergie potentielle d’élasticité : EP (élas) : K : et θ0 : 4-2 Energie cinétique : C’est l’énergie accumulée par tout solide de masse non nulle en mouvement par rapport à un repère galiléen à une vitesse V. Energie cinétique d’un solide S de masse m en mouvement de translation rectiligne : Energie cinétique d’un solide S en mouvement de rotation autour d’un axe fixe confondu avec un axe principal d’inertie : V - Puissance instantanée La puissance instantanée P (Watt) d’une action mécanique qui effectue pendant le temps dt le travail élémentaire dW est : 5-1 Mouvement de translation : Puissance développée par une force dont le point d’application a pour vitesse R S M V / r : 01 Energétique Lycée Claude LEBOIS – Saint CHAMOND Page 4 sur 4 5-2 Mouvement de rotation : Puissance développée par une action mécanique agissant sur un solide S en mouvement de rotation autour d’un axe fixe (O, z → ) : Avec C : composante de moment en projection sur l’axe de rotation. (………………………………………………) 5-3 Rendement d’une machine : Le rendement d’une machine qui transforme une forme d’énergie quelconque en énergie mécanique est défini par le rapport : Si un mécanisme est constitué d’un ensemble de mécanismes montés en série, on obtient le rendement global : 5-4 Exemples de rendements de mécanismes : Mécanismes particuliers Rendement η Arbres sur paliers lisses Arbres sur paliers à roulements Système poulie courroie Engrenages rectifiés, bien lubrifiés Système roue et vis sans fin Système vis/écrou (écrou à billes) VI - Théorème de l’énergie cinétique : 6-1 Enoncé du théorème de l’énergie cinétique : Dans un repère galiléen, la variation d’énergie cinétique d’un solide S entre deux instants t1 et t2 est égale à la somme algébrique des travaux de toutes les actions mécaniques intérieures et extérieures appliquées à ce solide entre les deux instants considérés : Cas particulier d’un solide en mouvement de translation rectiligne : Cas particulier d’un solide en mouvement de rotation autour d’un axe principal d’inertie (O, z → ) : Remarque : Le travail des actions mécaniques intérieures ( 12 Wi ) est non nul avec des corps déformables ou des liaisons réelles (avec frottement). 6-2 Conservation de l’énergie mécanique totale d’un solide (S) : Un système matériel (S) est dit isolé lorsqu’il n’échange pas d’énergie, sous quelque sorte que ce soit avec le milieu extérieur (action de contact sans frottement) : Expression de l’énergie mécanique totale d’un système S : Principe de conservation de l’énergie mécanique : Pour un système isolé, c’est à dire n’échangeant aucune énergie avec le milieu extérieur, l’énergie mécanique totale est constante : uploads/Finance/ 01-energie-puissance 1 .pdf