Aspect énergétique dans un champ de pesanteur
L'étude énergétique d'un mouvement dans un champ de pesanteur fait intervenir deux formes d'énergie essentielles : l'énergie cinétique (𝐸𝑐 = ½𝑚𝑣²) qui dépend de la vitesse, et l'énergie potentielle de pesanteur (𝐸𝑝𝑝 = 𝑚𝑔𝑧) qui dépend de l'altitude.
L'énergie mécanique est la somme de ces deux énergies : 𝐸𝑚 = 𝐸𝑐 + 𝐸𝑝𝑝. En chute libre, où les actions de l'air sont négligeables, l'énergie mécanique se conserve (Δ𝐸𝑚 = 0). Ce principe est fondamental pour analyser les mouvements verticaux.
Le théorème de l'énergie cinétique nous dit que Δ𝐸𝑐 = Σ𝑊(𝐹⃗ᵢ), soit la variation d'énergie cinétique est égale à la somme des travaux des forces. Le travail d'une force 𝑊(𝐹⃗) = 𝐹⃗.𝐴𝐵⃗ peut être moteur (𝑊 > 0) quand 0° < α < 90° ou résistant (𝑊 < 0) quand 90° < α < 180°.
🔑 Dans un lancer ou une chute, l'énergie mécanique reste constante mais se transforme continuellement entre énergie cinétique et potentielle, expliquant les variations de vitesse.