Le graphique représentant l'évolution des énergies cinétique, potentielle de pesanteur et mécanique d'un système permet de déterminer si celui-ci est soumis à des frottements ou à une force qui lui transmet de l'énergie.
Le graphique ci-dessous représente les énergies cinétique, potentielle de pesanteur et mécanique d'un skieur descendant une pente en fonction du temps.
Identifier les différentes courbes et en déduire si le skieur est soumis à des frottements.
Identifier la courbe représentant l'énergie mécanique du système
On identifie la courbe représentant l'énergie mécanique du système, sachant qu'elle est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle de pesanteur et qu'elle leur est donc supérieure.
L'énergie mécanique du skieur est supérieure à son énergie cinétique et son énergie potentielle de pesanteur : il s'agit donc de la courbe orange du graphique.
Identifier la courbe représentant l'énergie potentielle de pesanteur du système
On identifie la courbe représentant l'énergie potentielle de pesanteur du système, sachant qu'elle varie de la même façon que l'altitude du système.
Lorsque le skieur descend une piste, son altitude et donc son énergie potentielle de pesanteur diminuent : il s'agit donc de la courbe verte du graphique.
Identifier la courbe représentant l'énergie cinétique du système
On identifie la courbe représentant l'énergie cinétique du système, sachant qu'elle varie en sens contraire à l'énergie potentielle de pesanteur.
Puisque l'énergie potentielle de pesanteur du skieur diminue, son énergie cinétique augmente : il s'agit donc de la courbe bleue du graphique.
Conclure
On conclut :
- Si l'énergie mécanique du système ne varie pas dans le temps, le système ne subit pas de frottements (ou ils sont compensés par une autre force).
- Si l'énergie mécanique du système diminue dans le temps, le système est soumis à des frottements.
- Si l'énergie mécanique du système augmente dans le temps, le système est soumis à une force qui augmente son énergie (force motrice d'un moteur, force de poussée, etc.).
L'énergie mécanique du skieur diminue dans le temps, on en déduit qu'il est soumis à des frottements.