Tous les étudiants en physique ont du potentiel - de l'énergie potentielle, c'est-à-dire. Mais ceux qui prennent le temps de déterminer ce que cela signifie en termes de physique auront plus de potentiel Le concept d'énergie potentielle peut sembler déroutant au premier abord. Mais en bref, vous pouvez considérer l'énergie potentielle comme de l'énergie stockée. Il a le potentiel L'énergie potentielle est l'une des trois grandes catégories d'énergie présentes dans l'univers. Les deux autres sont l'énergie cinétique, qui est l'énergie du mouvement, et l'énergie thermique, qui est un type spécial d'énergie cinétique non réutilisable. Sans énergie potentielle, aucune énergie ne pourrait être économisée pour une utilisation ultérieure. Heureusement, beaucoup d'énergie potentielle existe, et elle se convertit constamment entre elle et l'énergie cinétique, ce qui fait bouger les choses. À chaque transformation, une certaine énergie potentielle et cinétique se transforme en énergie thermique, également connue sous le nom de chaleur. Finalement, toute l'énergie de l'univers sera convertie en énergie thermique, et elle subira une «mort thermique», lorsqu'il n'y aura plus d'énergie potentielle. Mais jusqu'à cet avenir lointain, l'énergie potentielle gardera les possibilités d'action ouvertes. L'unité SI pour l'énergie potentielle, et toute autre énergie d'ailleurs, est le joule, où 1 joule \u003d 1 (newton) (mètre). Il existe de nombreux types d'énergie potentielle. Parmi ces formes d'énergie, il y a: Énergie potentielle mécanique: Également connue sous le nom d'énergie potentielle gravitationnelle, ou GPE, cela fait référence à l'énergie stockée par la position d'un objet par rapport à un champ gravitationnel, comme celui près de la surface de la Terre. Par exemple, un livre assis en haut d'une étagère peut tomber à cause de la force de gravité. Plus elle est haute par rapport au sol - et donc par rapport à la Terre, source du champ gravitationnel - plus une chute qu'elle a de potentiel à parcourir est longue. Plus d'informations à ce sujet plus tard. Énergie potentielle chimique: l'énergie stockée dans les liaisons moléculaires est l'énergie chimique. Il peut être libéré et transformé en énergie cinétique en rompant les liaisons. Par conséquent, plus une molécule contient de liaisons, plus elle contient d'énergie potentielle. Par exemple, lors de la consommation d'aliments, le processus de digestion décompose les molécules de graisses, de protéines, de glucides ou d'acides aminés afin que le corps puisse utiliser cette énergie pour se déplacer. Parce que les graisses sont les plus longues de ces molécules avec le plus de liaisons entre les atomes, elles stockent le plus d'énergie. De même, les bûches utilisées dans un feu de camp contiennent de l'énergie potentielle chimique qui est libérée quand elles sont brûlées et les liaisons entre les molécules du bois sont cassées. Tout ce qui nécessite une réaction chimique pour "aller" - y compris l'utilisation de piles ou la combustion d'essence dans une voiture - contient de l'énergie potentielle chimique. Énergie potentielle élastique: Cette forme d'énergie potentielle est l'énergie stockée dans la déformation d'un l'objet de sa forme normale. Lorsqu'un objet est étiré ou compressé par rapport à sa forme d'origine - disons une bande de caoutchouc tirée ou un ressort maintenu dans une bobine étanche - il a le potentiel Énergie potentielle nucléaire: A beaucoup d'énergie potentielle est stockée par les forces nucléaires qui maintiennent les atomes ensemble. Par exemple, la force nucléaire puissante à l'intérieur d'un noyau qui maintient les protons et les neutrons en place. C'est pourquoi il est si difficile de diviser les atomes, un processus qui ne se produit que dans les réacteurs nucléaires, les accélérateurs de particules, les centres des étoiles ou d'autres situations de haute énergie. À ne pas confondre avec l'énergie potentielle chimique, le potentiel nucléaire l'énergie est stockée à l'intérieur d'atomes individuels. Comme leur nom l'indique, les bombes atomiques représentent l'une des utilisations les plus agressives de l'énergie potentielle nucléaire de l'humanité. Énergie potentielle électrique: Cette énergie est stockée en maintenant des charges électriques dans une configuration particulière. Par exemple, lorsqu'un pull contenant beaucoup de charges négatives accumulées est amené près d'un objet positif ou neutre, il a le potentiel Toute particule chargée unique maintenue en place dans un champ électrique a également une énergie potentielle électrique. Cet exemple est analogue à l'énergie potentielle gravitationnelle en ce que la position de la charge par rapport au champ électrique est ce qui détermine sa quantité d'énergie potentielle, tout comme la position d'un objet par rapport au champ gravitationnel détermine son GPE. L'énergie potentielle gravitationnelle, ou GPE, est l'un des rares types d'énergie pour lesquels les étudiants en physique du secondaire effectuent généralement des calculs (d'autres sont de l'énergie cinétique linéaire et rotationnelle). Elle résulte de la force gravitationnelle. Les variables qui affectent la quantité de GPE d'un objet sont la masse m, GPE \u003d mgh Où le GPE est mesuré en joules (J), masse en kilogrammes (kg), accélération due à la gravité en mètres par seconde par seconde (m /s 2) et hauteur en mètres (m Notez que sur Terre, g La formule pour GPE implique que plus un objet est massif ou plus il est placé haut, plus il contient d'énergie potentielle. Cela explique à son tour pourquoi un sou tombé du haut d'un bâtiment ira beaucoup plus vite en bas que celui qui est tombé de la poche d'une personne juste au-dessus du trottoir. (C'est aussi une illustration de la conservation de l'énergie: lorsque l'objet tombe, son énergie potentielle diminue, donc son énergie cinétique doit augmenter du même montant pour que l'énergie totale reste constante.) Démarrage à une hauteur plus élevée, le sou accélérera vers le bas sur une plus longue distance, ce qui entraînera une vitesse plus rapide à la fin du voyage. Ou, pour continuer à se déplacer sur une plus longue distance, le sou sur le toit doit avoir commencé avec plus d'énergie potentielle, que la formule GPE quantifie. Classez les objets suivants du plus au moins au potentiel gravitationnel énergie: Pour les comparer, calculez le GPE pour chaque situation en utilisant la formule GPE \u003d mgh. Donc, du plus au moins GPE l'ordre est: boîte mobile, femme, haltère. Notez que, mathématiquement, puisque tous les objets étaient sur Terre et avaient la même valeur pour g Considérez plutôt que la boîte en mouvement était sur Mars au lieu de la Terre. Sur Mars, l'accélération due à la gravité est environ un tiers de ce qu'elle est sur Terre. Cela signifie que la boîte mobile aurait environ un tiers de la quantité de GPE sur Mars à 10 m de haut, soit 980 J.
pour affecter le monde autour d'eux que ceux qui ne le font pas. À tout le moins, ils seront en mesure de répondre en connaissance de cause à un adulte lancinant avec une boutade de mème sur Internet: "Je ne suis pas paresseux, je déborde d'énergie potentielle."
Qu'est-ce que l'énergie potentielle?
de se transformer en mouvement et de faire bouger les choses, comme une batterie qui n'est pas encore connectée ou une assiette de spaghetti qu'un coureur est sur le point de manger la nuit avant la course.
Types et exemples d'énergie potentielle
de jaillir ou de rebondir lorsqu'il est relâché. Ou, un coussin de canapé visqueux est pressé avec l'empreinte de quelqu'un assis dessus de sorte que, quand ils se lèvent, l'empreinte remonte lentement jusqu'à ce que le canapé ressemble à ce qu'il était avant de s'asseoir.
de provoquer un mouvement en attirant des charges positives et en repoussant d'autres charges négatives.
Formule d'énergie potentielle gravitationnelle
l'accélération due à la gravité g
et la hauteur h.
est traité comme toujours égal à 9,8 m /s 2. Dans d'autres endroits où la Terre n'est pas la source locale d'accélération gravitationnelle, comme sur d'autres planètes, g
a d'autres valeurs.
Exemple GPE
< li> Un haltère de 250 kg tenu à 0,5 m au-dessus de la tête d'un lève-personne électrique
, laissant cela le nombre hors entraînerait toujours l'ordre correct (mais le faire ne donne pas les quantités réelles d'énergie en joules!).
