L’énergie potentielle est l’énergie stockée ou refoulée d’un objet. Elle est souvent opposée à l’énergie cinétique.
En physique, l’énergie potentielle est l’énergie qu’un objet possède en raison de sa position dans un champ de force ou qu’un système possède en raison de la façon dont ses parties sont disposées. Les types courants incluent l’énergie potentielle gravitationnelle d’un objet qui dépend de sa position verticale et de sa masse, l’énergie potentielle élastique d’un ressort étendu et l’énergie potentielle électrique d’une charge dans un champ électrique. L’unité SI de l’énergie est le joule (symbole J).
L’énergie potentielle est souvent associée à des forces de rappel telles qu’un ressort ou la force de gravité. L’action d’étirer le ressort ou de soulever la masse est effectuée par une force externe qui travaille contre le champ de force du potentiel. Ce travail est stocké dans le champ de force, et on dit qu’il est stocké sous forme d’énergie potentielle. Si la force externe est supprimée, le champ de force agit sur le corps pour effectuer le travail en ramenant le corps à sa position initiale, en réduisant l’étirement du ressort ou en provoquant la chute d’un corps. Lorsque cela se produit, l’énergie potentielle se transforme en énergie cinétique. L’énergie totale reste la même en raison de la loi de conservation de l’énergie.
Les physiciens disent que l’énergie potentielle est la différence entre l’énergie d’un objet dans une position donnée et son énergie à une position de référence.
Exemples simples
Tirer un rocher vers le haut de la colline augmente son énergie potentielle sous l’effet de la gravité. Étirer un élastique augmente son énergie potentielle élastique, qui est une forme d’énergie potentielle électrique. Un mélange d’un combustible et d’un oxydant a une énergie potentielle chimique, qui est une autre forme d’énergie potentielle électrique. Les batteries aussi ont une énergie potentielle chimique.
Types d’énergie potentielle
Il existe différents types d’énergie potentielle, chacun associé à un type particulier de force.
Énergie potentielle gravitationnelle
L’énergie potentielle gravitationnelle est subie par un objet lorsque la hauteur et la masse sont un facteur dans le système. L’énergie potentielle gravitationnelle fait que les objets se déplacent les uns vers les autres. Si un objet est soulevé à une certaine distance de la surface de la Terre, la force expérimentée est causée par le poids et la hauteur.
Energie potentielle électrique
L’énergie potentielle électrique est expérimentée par des charges à la fois différentes et semblables, car elles se repoussent ou s’attirent. Les charges peuvent être positives (+) ou négatives (-), où les charges opposées s’attirent et les charges similaires se repoussent. Si deux charges étaient placées à une certaine distance l’une de l’autre, l’énergie potentielle stockée entre les charges peut être calculée par :
Energie potentielle élastique
L’énergie potentielle élastique est ressentie lorsqu’un matériau caoutchouteux est éloigné ou rapproché. Un ressort par exemple stocke une énergie potentielle élastique. La quantité d’énergie potentielle que possède le matériau dépend de la distance tirée ou poussée. Plus la distance poussée est longue, plus l’énergie potentielle élastique du matériau est importante. Si un matériau est tiré ou poussé, l’énergie potentielle peut être calculée par :
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