Energie cinétique et potentielle

Énergie cinétique est l'énergie possédée par un corps en vertu de son mouvement. Énergie potentielle est l'énergie possédée par un corps en vertu de son position ou Etat. Alors que l'énergie cinétique d'un objet est relative à l'état des autres objets de son environnement, l'énergie potentielle est complètement indépendante de son environnement. Par conséquent, l'accélération d'un objet n'est pas évidente dans le mouvement d'un objet, alors que d'autres objets du même environnement sont également en mouvement. Par exemple, une balle qui passe près d’une personne qui est debout possède de l’énergie cinétique, mais elle n’a pas d’énergie cinétique par rapport à un train qui roule.

Tableau de comparaison

Tableau comparatif de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle

	Énergie cinétique	Énergie potentielle
Définition	L'énergie d'un corps ou d'un système par rapport au mouvement du corps ou des particules dans le système.	L'énergie potentielle est l'énergie stockée dans un objet ou un système en raison de sa position ou de sa configuration..
Relation à l'environnement	L'énergie cinétique d'un objet est relative à d'autres objets en mouvement et stationnaires dans son environnement immédiat.	L'énergie potentielle n'est pas relative à l'environnement d'un objet.
Transférabilité	L'énergie cinétique peut être transférée d'un objet en mouvement à un autre, par exemple lors de collisions.	L'énergie potentielle ne peut pas être transférée.
Exemples	L'eau qui coule, comme en cas de chute d'une chute d'eau.	L'eau au sommet d'une cascade, avant le précipice.
Unité SI	Joule (J)	Joule (J)
Facteurs déterminants	Vitesse / vitesse et masse	Hauteur ou distance et masse

Contenu: énergie cinétique et potentielle

• 1 Interconversion d'énergie cinétique et potentielle
• 2 étymologie
• 3 types d'énergie cinétique et énergie potentielle
• 4 applications
• 5 références

Interconversion d'énergie cinétique et potentielle

La loi de conservation de l'énergie stipule que l'énergie ne peut pas être détruite mais peut uniquement être transformée d'une forme à une autre. Prenons l'exemple classique d'un pendule simple. Lorsque le pendule oscille, le corps suspendu se déplace plus haut et, en raison de sa position, l'énergie potentielle augmente et atteint un maximum au sommet. Lorsque le pendule commence à basculer vers le bas, l’énergie potentielle stockée est convertie en énergie cinétique..

Lorsqu'un ressort est tendu sur un côté, il exerce une force sur l'autre côté afin qu'il puisse revenir à son état d'origine. Cette force est appelée force de restauration et agit pour amener les objets et les systèmes à leur position de niveau d'énergie basse. La force nécessaire pour étirer le ressort est stockée dans le métal comme énergie potentielle. Lorsque le ressort est relâché, l’énergie potentielle stockée est convertie en énergie cinétique par la force de rappel.

Quand une masse est soulevée, la force gravitationnelle de la terre (et la force de rappel dans ce cas) agit pour la faire redescendre. L'énergie nécessaire pour soulever la masse est stockée en tant qu'énergie potentielle en raison de sa position. Lorsque la masse diminue, l’énergie potentielle stockée est convertie en énergie cinétique..

Étymologie

Le mot "cinétique" est dérivé du mot grec kinésis, ce qui signifie "mouvement". Les termes "énergie cinétique" et "travail", tels qu'ils sont compris et utilisés aujourd'hui, ont pris naissance au XIXe siècle. En particulier, William Thomson (Lord Kelvin) aurait inventé "l'énergie cinétique" vers 1850.

Le terme "énergie potentielle" a été inventé par William Rankine, physicien et ingénieur écossais qui a fait appel à diverses sciences, dont la thermodynamique..

Types d'énergie cinétique et énergie potentielle

L'énergie cinétique peut être classée en deux types, en fonction du type d'objets:

• Energie cinétique translationnelle
• Energie cinétique rotationnelle

Les corps rigides non rotatifs ont un mouvement rectiligne. Ainsi, l'énergie cinétique en translation est l'énergie cinétique possédée par un objet se déplaçant en ligne droite. L'énergie cinétique d'un objet est liée à sa quantité de mouvement (produit de la masse et de la vitesse, p = mv où m est la masse et v est la vitesse). L'énergie cinétique est liée à la quantité de mouvement par la relation E = p ^ 2 / 2m. L'énergie cinétique de translation est donc calculée comme suit: E = ½ mv ^ 2. Les corps rigides qui tournent le long de leur centre de masse possèdent une énergie cinétique de rotation. L'énergie cinétique de rotation d'un corps en rotation est calculée comme l'énergie cinétique totale de ses différentes parties mobiles. Les corps au repos ont aussi une énergie cinétique. Les atomes et les molécules qu'il contient sont constamment en mouvement. L'énergie cinétique d'un tel corps est la mesure de sa température.

L'énergie potentielle est classée en fonction de la force de rappel applicable.

• Énergie potentielle gravitationnelle - énergie potentielle d'un objet associé à la force de gravitation. Par exemple, quand un livre est placé sur une table, l’énergie nécessaire pour le soulever du sol et l’énergie qu’il possède en raison de sa position élevée sur la table sont de l’énergie potentielle gravitationnelle. Ici la gravité est la force de rappel.
• Énergie potentielle élastique - L'énergie potentielle d'un corps élastique comme l'arc et la catapulte, lorsqu'il est étiré et déformé dans une direction, est une énergie potentielle élastique. La force de rappel est une élasticité qui agit dans le sens opposé.
• Energie potentielle chimique - L'énergie liée à la disposition des atomes et des molécules dans une structure est l'énergie potentielle chimique. L'énergie chimique que possède une substance en raison de son potentiel de transformation chimique en participant à une réaction chimique est l'énergie potentielle chimique de la substance. Lorsque du carburant est utilisé, par exemple, l’énergie chimique stockée dans le carburant est convertie en chaleur.
• Énergie électrique potentielle - l'énergie que possède un objet en raison de sa charge électrique est l'énergie potentielle électrique. Il existe deux types: l’énergie potentielle électrostatique et l’énergie potentielle électrodynamique ou l’énergie potentielle magnétique.
• Énergie nucléaire potentielle - L'énergie potentielle que possèdent les particules (neutrons, protons) à l'intérieur d'un noyau atomique est l'énergie potentielle nucléaire. Par exemple, la fusion de l’hydrogène au soleil convertit l’énergie potentielle stockée dans la matière solaire en énergie lumineuse..

Applications

• Les montagnes russes dans un parc d’attractions commencent par la conversion de l’énergie cinétique en énergie potentielle gravitationnelle..
• L'énergie potentielle gravitationnelle maintient les planètes en orbite autour du soleil.
• Les projectiles sont projetés par un trébuchet utilisant l’énergie potentielle gravitationnelle.
• Dans les engins spatiaux, l'énergie chimique est utilisée pour le décollage, après quoi l'énergie cinétique est augmentée pour atteindre la vitesse orbitale. L'énergie cinétique gagnée reste constante en orbite.
• L'énergie cinétique donnée pour marquer une balle dans une partie de billard est transférée à d'autres balles par le biais de collisions.

Références

• Wikipédia: énergie cinétique
• Wikipedia: énergie potentielle