8 : Énergie potentielle et économies d'énergie
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Dans ce chapitre, nous présentons le concept important de l'énergie potentielle. Cela nous permettra de formuler la loi de conservation de l'énergie mécanique et de l'appliquer à des systèmes simples, ce qui facilitera la résolution des problèmes. Dans la dernière section sur les sources d'énergie, nous examinerons les transferts d'énergie et la loi générale de conservation de l'énergie. Tout au long de cette carte, la loi de conservation de l'énergie sera appliquée de manière de plus en plus détaillée, à mesure que vous serez confronté à des systèmes plus complexes et variés et à d'autres formes d'énergie.
- 8.1 : Prélude au potentiel énergétique et à la conservation de l'énergie
- Dans la sculpture à bille roulante de George Rhoads, le principe de conservation de l'énergie régit les variations de l'énergie cinétique de la balle et les relie aux variations et aux transferts d'autres types d'énergie associés aux interactions de la balle.
- 8.2 : Énergie potentielle d'un système
- Dans Work, nous avons vu que le travail effectué sur un objet par la force gravitationnelle constante, près de la surface de la Terre, lors d'un déplacement quelconque est fonction uniquement de la différence entre les positions des points extrêmes du déplacement. Cette propriété nous permet de définir pour le système un type d'énergie différent de son énergie cinétique, appelée énergie potentielle. Nous examinons différentes propriétés et types d'énergie potentielle dans les sous-sections suivantes.
- 8.3 : Forces conservatrices et non conservatrices
- Une force conservatrice est une force pour laquelle le travail effectué est indépendant de la voie suivie. De manière équivalente, une force est conservatrice si le travail effectué sur une trajectoire fermée est nul. Une force non conservatrice est une force dont le travail dépend de la voie à suivre. La composante d'une force conservatrice, dans une direction donnée, est égale à la valeur négative de la dérivée de l'énergie potentielle de cette force, par rapport à un déplacement dans cette direction.
- 8.4 : Conservation de l'énergie
- Une quantité conservée est une propriété physique qui reste constante quel que soit le chemin emprunté. Si les forces non conservatrices ne fonctionnent pas et qu'il n'y a pas de forces externes, l'énergie mécanique d'une particule reste constante. Pour le mouvement unidimensionnel des particules, dans lequel l'énergie mécanique est constante et l'énergie potentielle est connue, la position de la particule, en fonction du temps, peut être déterminée en évaluant une intégrale dérivée de la conservation de l'énergie mécanique.
- 8.5 : Diagrammes énergétiques potentiels et stabilité
- L'interprétation d'un diagramme d'énergie potentielle unidimensionnel permet d'obtenir des informations qualitatives et certaines informations quantitatives sur le mouvement d'une particule. Par exemple, le négatif de la pente de la courbe d'énergie potentielle, pour une particule, est égal à la composante unidimensionnelle de la force conservatrice exercée sur la particule. De plus, à un point tournant, l'énergie potentielle est égale à l'énergie mécanique et l'énergie cinétique est nulle, ce qui indique que la direction de la vitesse s'y inverse.
- 8.6 : Sources d'énergie
- L'énergie peut être transférée d'un système à l'autre et transformée ou convertie d'un type à un autre. Certains des principaux types d'énergie sont cinétique, potentielle, thermique et électromagnétique. Les sources d'énergie renouvelables sont celles qui sont reconstituées par des processus naturels continus, sur des échelles de temps humaines. Les sources d'énergie non renouvelables sont celles qui sont épuisées par la consommation, sur des échelles de temps humaines.
Vignette : Les montagnes russes « Blue Fire » à Europa Park. (CC SA 3.0 ; Coaster J).