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Énergie potentielle
L'énergie potentielle se définit comme étant de l'énergie emmagasinée qu'un corps possède en raison de sa position par rapport à un référentiel. C'est l'énergie stockée dans un objet ou un système d'objets.
Tous les objets possèdent une énergie de position notée Ep qui est liée à la masse, à l'intensité de pesanteur et à la hauteur de l'objet par rapport au sol. L'énergie de position d'un corps est d'autant plus élevée que sa masse et sa hauteur par rapport au sol sont élevées.
Les types d'énergie potentielle comprennent :
- énergie potentielle de pesanteur
- énergie potentielle élastique, également appelée énergie du ressort.
Énergie potentielle de pesanteur :
L'énergie potentielle de pesanteur d'une particule est celle qu'elle possède du fait de sa position de son centre d'inertie par rapport à la Terre.
L'énergie potentielle de pesanteur d'un objet varie proportionnellement selon :
- sa masse
- sa hauteur par rapport au sol
- l'intensité du champ gravitationnel de l'astre par lequel il est attiré.
En considérant le sol comme plan de référence, l'énergie potentielle possédée par une particule de masse m placée à une hauteur a pour expression :
Ep = m.g.h
m masse du corps, en kilogrammes (kg)
g intensité de la pesanteur ( g = 9.8 N/kg)
h hauteur du corps par rapport à l'origine de mesure, en mètres (m)
Remarque : L'énergie potentielle est maximale quand l'objet a sa hauteur maximale. Et l'énergie potentielle est nulle lorsque l'objet atteint le sol.
Énergie potentielle élastique
Si un ressort est étiré puis relâché, il reprendra sa forme initiale, ce qui signifie qu'il existe un potentiel d'énergie dans la forme du ressort. Il s'agit d'une autre forme d'énergie potentielle appelée énergie potentielle élastique.
Par définition, l'énergie potentielle élastique est l'énergie potentielle emmagasinée dans un corps à caractère élastique lorsque ce dernier est compressé ou étiré par rapport à sa position naturelle.
En d'autres termes : l'énergie potentielle élastique est l'énergie potentielle stockée par la déformation (comprimé ou étiré) d'un matériau élastique.
L'énergie potentielle d'un ressort dépend de la distance à laquelle le ressort est déformé (comprimé ou étiré) et de la constante du ressort.
L'énergie potentielle d'un ressort, ayant une constante de raideur k, étiré ou comprimé d'une longueur x, a pour expression :
Ep = ½ kx²
Ep énergie potentielle du ressort, en joules (J)
x déformation ou allongement du ressort, en mètres (m)
k constante de raideur, en newtons par mètre (N/m)
NB : Lorsqu'un ressort n'est ni comprimé, ni étiré, son énergie potentielle est nulle.
Remarque : Les propriétés élastiques d'un ressort dépendent de la forme et du matériau du ressort. Par conséquent, la constante du ressort est différente pour chaque objet.
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