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Conservation de l'énergie dans les collisions

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Description

Cette séance de cours porte sur les concepts des forces non conservatrices, des forces conservatrices et des principes de la conservation de l'énergie dans les collisions. Il examine des exemples de forces de friction affectant l'énergie mécanique et la distinction entre collisions élastiques et inélastiques. Le centre de masse est défini et sa pertinence dans les scénarios de collision est expliquée. La séance de cours se penche également sur les propriétés des forces conservatrices, soulignant l'indépendance du travail sur le chemin emprunté et le concept d'énergie potentielle. Divers exemples et calculs illustrent l'application de ces principes dans différents scénarios de collision.

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Concepts associés (32)

Choc élastique

Un choc élastique est un choc entre deux corps qui n’entraîne pas de modification de leur état interne, notamment de leur masse. Dans un tel choc, l'énergie cinétique est conservée. La diffusion des corps, ponctuels ou non, à la suite d'un choc élastique dépend de la loi d'interaction qui intervient au moment du choc et de leur position réciproque pendant ce choc. Dans une diffusion élastique, la notion de section efficace apparaît dans l'étude de la dispersion des particules et les forces qui interviennent entre les particules incidentes peuvent ainsi être étudiées.

Collision inélastique

Une collision inélastique est une collision au cours de laquelle l'énergie cinétique des corps qui entrent en collision est totalement ou en partie convertie en énergie interne dans au moins un des corps. Ainsi, l'énergie cinétique n'est pas conservée. La non-conservation de l'énergie cinétique peut dans le cas d'un choc de corps macroscopiques être due à une déformation des deux corps qui se heurtent : la déformation d'une boule de pâte à modeler heurtant une boule de pétanque, par exemple, consomme de l'énergie sous forme de travail.

Collision

Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second. Collision élastique Les collisions élastiques, aussi appelées « chocs durs », se caractérisent par leur absence de perte d'énergie et de déformation. Elles sont impossibles à réaliser sauf au niveau atomique. La plupart du temps, on a donc des collisions quasi élastiques. Collision inélastique Les collisions inélastiques sont les collisions les plus fréquentes et surviennent lorsqu'il y a une perte d'énergie lors de la collision.

Énergie potentielle

L'énergie potentielle d'un système physique est l'énergie liée à une interaction, qui a la capacité de se transformer en d'autres formes d'énergie, le plus souvent en énergie cinétique, une énergie de mouvement. La force qui modélise l'interaction est une force conservative c'est-à-dire que son travail ne dépend pas du chemin suivi lors du déplacement, mais uniquement du point de départ et du point d'arrivée : .

Force conservative

Une force est dite conservative lorsque le travail produit par cette force est indépendant du chemin suivi par son point d'action. Dans le cas contraire, la force est dite non conservative. Les forces conservatives possèdent trois propriétés remarquables : Une force conservative dérive d'une énergie potentielle : ; Le travail exercé par la force est égal à l'opposé de la variation de l'énergie potentielle : ; L'énergie mécanique d'un système, somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle, soumis uniquement à l'action de forces conservatives est conservée : ; l'énergie potentielle est convertie en énergie cinétique.

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