Selon le principe de la conservation de l’énergie mécanique, l’énergie mécanique d’un système isolé reste constante dans le temps, tant car le système est exempt de frottements et d’autres forces non conservatrices. Dans toute situation réelle, des forces de frottement et d’autres forces non conservatrices sont présentes, mais dans de nombreux cas, leurs effets sur le système sont si faibles que le principe de conservation de l’énergie mécanique peut être utilisé comme une juste approximation. Bien que l’énergie ne puisse pas être créée ou détruite dans un système isolé, elle peut être convertie en une autre forme d’énergie.

Balancier pendulaireEdit

Dans un système mécanique comme un pendule oscillant soumis à la force gravitationnelle conservatrice où les forces de frottement comme la traînée d’air et le frottement au pivot sont négligeables, l’énergie passe dans les deux sens entre l’énergie cinétique et potentielle mais ne quitte jamais le système . Le pendule atteint la plus grande énergie cinétique et la moindre énergie potentielle lorsqu’il est en position verticale, car il aura la plus grande vitesse et sera le plus proche de la Terre à ce stade. D’autre part, il aura sa moindre énergie cinétique et sa plus grande énergie potentielle aux positions extrêmes de son swing, car il a une vitesse nulle et est le plus éloigné de la Terre en ces points. Cependant, lorsque l’on prend en compte les forces de frottement, le système perd de l’énergie mécanique à chaque balancement à cause du travail négatif effectué sur le pendule par ces forces non conservatrices.

IrréversibilitésEdit

Que la perte d’énergie mécanique dans un système entraîne toujours une augmentation de la température du système est connu depuis longtemps, mais c’est le physicien amateur James Prescott Joule qui le premier a démontré expérimentalement comment un certain travail effectué contre le frottement aboutissait à une quantité définie de chaleur qui devrait être conçue comme les mouvements aléatoires des particules qui composent la matière. Cette équivalence entre l’énergie mécanique et la chaleur est particulièrement importante lorsque l’on considère des objets en collision. collision élastique, l’énergie mécanique est conservée – la somme des énergies mécaniques des objets en collision est la même avant et après la collision. Après une collision inélastique, cependant, l’énergie mécanique du système aura changé. Habituellement, l’énergie mécanique avant la collision est supérieure à l’énergie mécanique après la collision. Dans les collisions inélastiques, une partie de l’énergie mécanique des objets en collision est transformée en énergie cinétique des particules constituantes. Cette augmentation de l’énergie cinétique des particules constitutives est perçue comme une augmentation de la température. La collision peut être décrite en disant qu’une partie de l’énergie mécanique des objets en collision a été convertie en une quantité égale de chaleur. Ainsi, l’énergie totale du système reste inchangée bien que l’énergie mécanique du système ait diminué.

SatelliteEdit

E mécanique = U + K {\ displaystyle E _ {\ mathrm {mécanique}} = U + K} E mécanique = – GM mr + 1 2 mv 2 {\ displaystyle E _ {\ mathrm {mécanique}} = – G {\ frac {Mm} { r}} \ + {\ frac {1} {2}} \ mv ^ {2}}

Si le satellite est en orbite circulaire, l’équation de conservation d’énergie peut être simplifiée en

E Mechanical = – GM m 2 r {\ Displaystyle E _ {\ mathrm {Mechanical}} = – G {\ frac {Mm} {2r}} \}

car en mouvement circulaire, la 2e loi du mouvement de Newton peut être considérée comme étant

GM mr 2 = mv 2 r {\ displaystyle G {\ frac {Mm} {r ^ {2}}} \ = {\ frac {mv ^ {2}} {r}} \}