Exemples d’énergie potentielle
Énergie potentielle gravitationnelle:
En mécanique classique, l’énergie potentielle gravitationnelle (U) est l’énergie qu’un objet possède en raison de sa position dans un champ gravitationnel. Le potentiel gravitationnel (V; l’énergie gravitationnelle par unité de masse) à un emplacement est égal au travail (énergie transférée) par unité de masse qui serait nécessaire pour déplacer l’objet d’un emplacement de référence fixe vers l’emplacement de l’objet. L’utilisation la plus courante de l’énergie potentielle gravitationnelle concerne un objet situé près de la surface de la Terre où l’accélération gravitationnelle peut être supposée constante à environ 9,8 m / s 2 .
U = mgh
Énergie potentielle élastique :
L’énergie potentielle élastique est l’énergie potentielle stockée à la suite de la déformation d’un objet élastique, telle que l’étirement d’un ressort. Elle dépend de la constante de rappel k et de la distance qui s’étire.
U = 1/2 kx 2
Énergie potentielle électrique :
L’énergie potentielle électrique est une énergie potentielle résultant des forces de Coulomb conservatrices et est associée à la configuration d’un ensemble particulier de charges ponctuelles dans un système défini. Par exemple, si une charge positive Q est fixée à un moment donné de l’espace, toute autre charge positive qui en est rapprochée subira une force de répulsion et aura donc une énergie potentielle.
U = kQq / r
Bloc glissant sur une pente inclinée sans friction
Le bloc de 1 kg commence à une hauteur H (disons 1 m) au-dessus du sol, avec une énergie potentielle mgH et une énergie cinétique égale à 0. Il glisse vers le sol (sans frottement) et arrive sans énergie potentielle et énergie cinétique K = ½ mv 2 . Calculez la vitesse du bloc au sol et son énergie cinétique.
E mech = U + K = const
=> ½ mv 2 = mgH
=> v = √2gH = 4,43 m / s
=> K 2 = ½ x 1 kg x (4,43 m / s) 2 = 19,62 kg.m 2 .s -2 = 19,62 J
Pendule
Supposons un pendule (boule de masse m suspendue à une chaîne de longueur L que nous avons tirée de sorte que la balle soit à une hauteur H <L au-dessus de son point le plus bas sur l’arc de son mouvement de corde tendue. Le pendule est soumis au conservateur force gravitationnelle où les forces de friction comme la traînée d’air et la friction au pivot sont négligeables.
Nous le libérons du repos. À quelle vitesse va-t-il au fond?
Le pendule atteint la plus grande énergie cinétique et le moins d’énergie potentielle lorsqu’il est en position verticale , car il aura la plus grande vitesse et sera le plus proche de la Terre à ce point. D’un autre côté, il aura sa moindre énergie cinétique et sa plus grande énergie potentielle aux positions extrêmes de son swing, car il a une vitesse nulle et est le plus éloigné de la Terre en ces points.
Si l’amplitude est limitée à de petites oscillations, la période T d’un simple pendule, le temps pris pour un cycle complet, est:
où L est la longueur du pendule et g est l’accélération locale de la gravité. Pour les petites balançoires, la période de balancement est approximativement la même pour les balançoires de tailles différentes. Autrement dit, la période est indépendante de l’amplitude .
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