Nous expliquons ce qu’est l’énergie en physique, en quoi consistent l’énergie potentielle et cinétique. Aussi, comment la force agit et ce qu’est le travail.
Qu’est-ce que l’énergie ?
En physique, on désigne par énergie la capacité d’un système ou d’un phénomène à effectuer un travail donné . Le mot énergie vient du grec enérgos qui signifie « force d’action » ou « puissance de travail ». C’est un concept largement utilisé dans cette science et dans d’autres en général, avec des significations et des significations différentes.
Cette capacité à effectuer un travail est essentielle à l’intérêt de la physique pour l’énergie, puisque cette discipline étudie les systèmes de la nature comme des actions et des réactions dans lesquelles la matière est interdépendante et l’énergie est transférée d’un système à un autre, d’une forme à une autre.
En fait, l’énergie est régie selon la deuxième loi de la thermodynamique (en mécanique classique, c’est-à-dire newtonienne), qui établit que la quantité d’énergie dans l’ univers est toujours stable, permanente et ne peut être ni créée ni détruite, uniquement pour être transformé.
D’autre part, dans la mécanique relativiste, régie par la théorie de la relativité d’Albert Einstein , l’énergie et la masse ont une relation plus étroite qui définit la célèbre équation E = mc 2 , c’est-à-dire que l’énergie est égale à la masse multipliée par la vitesse de la lumière au carré. Ainsi, tous les corps, simplement parce qu’ils sont composés de matière, ont une quantité d’énergie donnée par l’équation d’Einstein.
En revanche, l’énergie (E) et le travail (W) sont équivalents , ils sont donc mesurés dans le même type d’unités : Joules ou Joules (J), c’est-à-dire Newtons par mètre (N/m).
Voir aussi: Puissance en physique
Énergie potentielle
L’énergie potentielle est associée à un corps ou à un système physique donné en raison de sa position ou de sa hauteur, c’est-à-dire en fonction d’un champ de force dans lequel il est immergé. Ce type d’énergie peut être classé en :
- Énergie potentielle gravitationnelle . C’est 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 (comme 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 car elle est immergée dans le champ gravitationnel de la Terre. Une fois la voiture lâchée, elle perd de la hauteur et l’énergie potentielle est transformée en énergie cinétique.
- Énergie potentielle électrostatique . En termes d’ électricité , le concept d’énergie potentielle s’applique également, qui peut être convertie en d’autres formes d’énergie, telles que l’énergie 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.
- 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 d’arc et de flèche. Dans ce dernier, l’énergie potentielle élastique atteint sa valeur maximale lorsque l’arc est tendu en tirant sur la fibre élastique, en pliant légèrement le bois, mais toujours avec une vitesse nulle. L’instant suivant, l’énergie potentielle devient cinétique et la flèche est lancée à toute vitesse.
More in: Énergie potentielle
Énergie cinétique
L’énergie cinétique est l’énergie du mouvement, et est souvent désignée par les signes K , T ou Ec , car elle est extrêmement importante pour les différents domaines de la physique. Un corps se déplaçant à une vitesse donnée aura une énergie cinétique associée .
L’énergie cinétique est essentielle dans le concept de température , en fait la température est l’énergie cinétique des particules qui composent une substance ou un objet.
La formule traditionnelle de calcul de l’énergie cinétique d’un corps se déplaçant à une vitesse (v) est la suivante : Ec = ½.mv 2
Voir plus : Énergie cinétique
Obliger
En physique, la force est une grandeur vectorielle (douée d’une direction et d’une signification) qui est capable de modifier la quantité de mouvement ou la forme d’un corps ou d’un matériau donné . Ce n’est pas équivalent à l’effort ou à l’énergie.
La force est mesurée dans le système international en newtons (N). Un Newton est défini comme la quantité de force nécessaire pour accélérer un objet de masse 1 kg de 1 m/s 2 .
Emploi
En physique newtonienne (classique), le travail d’une force est défini comme le produit de la force par la distance sur laquelle cette force est appliquée.
Ce travail sera équivalent à la quantité d’énergie nécessaire pour le déplacer à un rythme accéléré.
Le travail est représenté par le symbole W (de l’anglais work ), c’est une grandeur scalaire (sans direction) et s’exprime dans les mêmes unités que l’énergie (joules).
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