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Schématiser une chaîne énergétique (formes, réservoirs, convertisseurs)
Bilan énergétique, énergie dissipée, rendement η = E_utile/E_reçue
Travail d'une force ; énergie potentielle de pesanteur E_pp = m·g·z
Énergie mécanique E_m = E_c + E_pp et sa conservation
Frottements, énergie dissipée, réservoirs d'énergie mécanique

Fiche résumé — Énergie mécanique et chaînes énergétiques

Chapitre 9 | Terminale STL — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

1. Chaîne énergétique

Réservoir : stocke l'énergie (retenue d'eau, pile, essence).
Convertisseur : transforme une forme en une autre (turbine, moteur, alternateur).
Flèches = transferts, on note la forme d'énergie.

Astuce : énergie en joules (J).

2. Conservation & dissipation

\(E_{\text{reçue}}=E_{\text{utile}}+E_{\text{dissipée}}\)

L'énergie dissipée n'est pas perdue : elle part en chaleur (transfert thermique).

Piège : dissipation ⇒ toujours un transfert thermique.

3. Rendement

\(\eta=\dfrac{E_{\text{utile}}}{E_{\text{reçue}}}\)

Sans unité, entre 0 et 1 (ou en %).

Piège : jamais \(\eta>1\) ni > 100 %.

4. Travail d'une force

\(\delta W=\vec F\cdot\mathrm d\vec l\quad;\quad W=F\cdot d\cdot\cos\alpha\)

\(W>0\) moteur (\(\alpha<90^\circ\))
\(W<0\) résistant (\(\alpha>90^\circ\))
\(W=0\) si \(\alpha=90^\circ\) (force ⊥ déplacement)

5. Énergie potentielle de pesanteur

\(E_{pp}=m\,g\,z\)

\(m\) en kg, \(g\approx9{,}81\) m·s⁻², \(z\) altitude en m.

Lien : \(W(\vec P)=-\Delta E_{pp}\).

6. Énergie mécanique

\(E_m=E_c+E_{pp}=\tfrac12 m v^2+m g z\)

Sans frottement : \(E_m\) constante. \(E_{pp}\) et \(E_c\) se convertissent l'une en l'autre.

7. Frottements

\(\Delta E_m=W(\vec f)<0\)

\(E_m\) diminue ; l'énergie « perdue » est dissipée en chaleur.

Piège : conservation de \(E_m\) seulement sans frottement.

8. Réservoirs mécaniques

Retenue d'eau : \(m=\rho V\), puis

\(E_{pp}=\rho\,V\,g\,h\)

Puissance moyenne : \(P=\dfrac{E}{\Delta t}\) (W = J·s⁻¹).

Méthode — chute sans frottement

Lâché sans vitesse d'une hauteur \(z_A\), la vitesse au sol vaut :

\(v_B=\sqrt{2\,g\,z_A}\) (la masse se simplifie)

Ex. : \(z_A=1{,}8\) m → \(v_B=\sqrt{2\times9{,}81\times1{,}8}\approx5{,}9\) m·s⁻¹.

Exemple type — rendement

Moteur : \(E_{\text{reçue}}=500\) J, \(E_{\text{utile}}=420\) J.
\(E_{\text{dissipée}}=500-420=80\) J (chaleur) ; \(\eta=\dfrac{420}{500}=0{,}84=84\ \%\).