L'énergie potentielle

L’énergie potentielle se définit comme étant de l’énergie emmagasinée. 

Il est impossible d’en observer les effets tant et aussi longtemps que cette énergie ne sera pas libérée et transformée en une forme d’énergie quelconque.

Énergie potentielle gravitationnelle

L’énergie potentielle gravitationnelle se définit comme étant de l’énergie emmagasinée par élévation (gain en hauteur ou en altitude). 

Pour soulever un objet, il est nécessaire d’effectuer un travail (un transfert d’énergie) égal au poids (mg) de l’objet multiplié par le déplacement vertical de l’objet (Δh). Or, cette énergie ne semble pas être transformée en aucune forme d’énergie apparente. L’énergie ainsi transférée sera emmagasinée sous forme d’énergie potentielle gravitationnelle.
 
L’équation suivante permet de calculer l’énergie potentielle gravitationnelle d’un objet.

  • Une énergie potentielle positive représente un gain d’énergie potentielle. 
  • Une énergie potentielle négative représente une perte d’énergie potentielle.

La balle qui tombe

On laisse tomber une balle de 50 g du haut d’une maison de 3,5 m de hauteur.  Déterminer la variation d’énergie potentielle de cette balle.



La balle a donc perdu environ 1,7 joule durant sa chute. L’énergie potentielle s’est transformée en énergie cinétique.

Énergie potentielle élastique

L’énergie potentielle élastique se définit comme étant l’énergie emmagasinée dans des objets élastiques (ressorts, élastiques) lorsque ces derniers sont déformés. 
 
Pour déformer un objet élastique, on doit exercer une force sur cet objet sur une distance égale à sa déformation. C’est sous forme d’énergie potentielle élastique que cette énergie sera emmagasinée et pourra par la suite être libérée lorsque l’objet élastique sera relâché.
 
L’équation suivante permet de calculer l’énergie potentielle élastique.

 
Pour faciliter la compréhension de cette équation, on peut dire que toute déformation du ressort à partir du repos entraîne une augmentation de l’énergie potentielle élastique. C’est pourquoi on utilise le signe positif. Un relâchement représenterait donc un signe négatif. 
 
Un ressort d’une longueur de 10 cm initialement au repos est allongé pour atteindre une longueur de 15 cm. Si la constante de rappel du ressort est de 2 500 N/m, quelle sera l’énergie emmagasinée par le ressort ?


Les exercices

Les références

  • MELS
  • Rogers
  • Réunir Réussir
  • Fondation Réussite Jeunesse