Nous expliquons ce qu’est l’énergie potentielle, les différents types qui existent et quelques exemples.
Qu’est-ce que l’énergie potentielle ?
L’énergie potentielle est un type d’ énergie mécanique associée à la relation entre un corps et un champ ou un système de forces externe (si l’objet est situé dans le champ) ou interne (si le champ est à l’intérieur de l’objet). Il s’agit d’énergie de puissance , c’est-à-dire qu’elle peut être immédiatement transformée en d’autres formes d’énergie , comme l’énergie cinétique, par exemple.
L’énergie potentielle d’un système, quelle que soit son origine, représente l’énergie « emmagasinée » dans celui-ci compte tenu de sa configuration ou de sa position et donc, pour la mesurer, il faut prendre en compte un point ou une configuration de référence.
Le concept d’énergie potentielle est utile à la fois pour les systèmes physiques conservateurs (tendant à conserver l’énergie) et dissipatifs (tendant à perdre). L’énergie potentielle et l’ énergie cinétique d’un système constituent son énergie mécanique :
Énergie potentielle + énergie cinétique = énergie mécanique totale
Ce type d’énergie est étudié non seulement par la mécanique classique, mais aussi par la mécanique relativiste et la physique quantique (qui l’applique aux systèmes de particules ) . L’énergie potentielle est classée en fonction des forces qui lui donnent naissance, telles que gravitationnelles, élastiques, chimiques, entre autres.
Voir aussi: Énergie solaire
énergie potentielle gravitationnelle
L’énergie potentielle gravitationnelle est définie comme l’énergie que possède un corps massif lorsqu’il est immergé dans un champ gravitationnel . Des champs gravitationnels se créent autour d’objets de très grandes masses (par exemple, les masses des planètes et du Soleil ).
Par exemple, une voiture de montagnes russes a une énergie potentielle maximale à sa position la plus élevée en raison de son immersion dans le champ gravitationnel de la Terre . Une fois la voiture lâchée, perdant de la hauteur, l’énergie potentielle est transformée en énergie cinétique.
énergie potentielle élastique
L’énergie potentielle élastique est liée à la propriété d’ élasticité de la matière , qui est la tendance à retrouver sa forme d’origine après avoir été soumise à des forces de déformation supérieures à sa résistance. Un exemple clair d’énergie élastique est celle que possède un ressort qui s’étire ou se contracte sous l’effet d’une force externe et revient à sa position d’origine une fois que cette force n’est plus appliquée.
Un autre exemple est le système arc et flèche, dans lequel l’énergie potentielle élastique atteint sa valeur maximale lorsque l’arc est tiré en tirant sur la fibre élastique, en pliant légèrement le bois, mais toujours avec une vitesse nulle. À l’instant suivant, l’énergie potentielle devient cinétique et la flèche est lancée à toute vitesse.
énergie potentielle chimique
L’énergie potentielle chimique est l’énergie stockée dans les liaisons chimiques des atomes et des molécules . Un exemple est le glucose dans notre corps, qui stocke l’énergie potentielle chimique que notre corps (par un processus appelé métabolisme ) transforme en énergie thermique pour maintenir la température corporelle .
Il en va de même pour le carburant fossile (hydrocarbures) dans le réservoir d’essence d’une voiture. L’ énergie potentielle chimique stockée dans les liaisons chimiques de l’essence est convertie en énergie mécanique pour propulser le véhicule.
énergie potentielle électrostatique
En électricité , le concept d’énergie potentielle s’applique également, qui peut être convertie en d’autres formes d’énergie, telles que cinétique, thermique ou lumineuse , compte tenu de l’énorme polyvalence de l’électromagnétisme .
Dans ce cas, l’énergie résulte du champ de forces électriques produit par les particules chargées .
