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Les différentes formes d'énergie

L'énergie mécanique - l'énergie potentielle de pesanteur

De son côté, l’énergie potentielle de pesanteur résulte de l’attraction terrestre. Il est assez intuitif de penser que pour élever un corps (par exemple monter un sac à dos d’un étage), il est nécessaire de lui apporter de l’énergie. Pendant l’élévation, cette énergie est stockée sous forme d’énergie potentielle de pesanteur. Elle dépend de la masse du corps, de l’intensité de la pesanteur et de l’élévation. Elle s’exprime ainsi :

Epp = m x g x z

Où m est la masse du corps (en kg), g est l’intensité de la pesanteur (en m.s-2 ; sur Terre, on prendra g = 9.81 m.s-2) et z l’altitude.

Une masse de 1 kilogramme, à une altitude de 300 m, possède une énergie potentielle de pesanteur de 1 x 9.81 x 300 = 2943 J. Pour élever cette même masse de 10 m (environ 3 étages), il faudrait lui apporter 1 x 9.81 x 10 = 98.1 J.

Relation entre énergie mécanique, énergie cinétique et énergie potentielle de pesanteur.

De manière générale, l’énergie mécanique est directement la somme des énergies cinétique et potentielle de pesanteur.

Em= Ec + Epp

Un cas un peu particulier est la chute libre d’un objet. Durant cette dernière, la somme entre l’énergie cinétique et l’énergie potentielle de pesanteur est toujours constante. Cela s’explique par le fait qu’à mesure que l’objet perd de l’altitude (et donc de l’énergie potentielle de pesanteur) il voit sa vitesse augmenter (tout comme son énergie cinétique).

Prenons l’exemple d’un objet d’une masse de 1 kg, qui est lâché à 300 m d’altitude. Le graphe suivant présente l’évolution des énergies mécanique, cinétique et potentielle de pesanteur. On constante qu’à mesure que le corps perd son énergie potentielle (courbe verte), il gagne de l’énergie cinétique (en rouge). La somme des deux est bel et bien constante (courbe bleue). On notera que l’objet touchera le sol en moins de 8 s.

Remarque : on a ici fait l’hypothèse de la chute libre ; on a ainsi négligé certaines forces, telles que les frottements de l’air, ou encore la poussée d’Archimède.

      L'énergie électrique
      L'énergie thermique, la chaleur
     
L'énergie mécanique :
         L'énergie cinétique
         L'énergie potentielle de pesanteur
      L'énergie rayonnante (ou radiative)


 

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