Quelles sont les formes d'énergie en physique?

Les formes d'énergie comprennent l'énergie cinétique, potentielle, thermique, chimique, électrique et nucléaire.

Quelle est la différence entre l'énergie cinétique et potentielle?

L'énergie cinétique est liée au mouvement d'un objet, tandis que l'énergie potentielle est liée à sa position ou état.

Comment l'énergie peut-elle être transformée d'une forme à une autre?

L'énergie peut se transformer via des processus comme la combustion (chimique vers thermique) ou l'hydroélectricité (cinétique vers électrique).

Qu'est-ce que l'énergie thermique?

L'énergie thermique est l'énergie interne d'un objet due à l'agitation de ses molécules.

Quelles sont les différentes formes d'énergie ?

Énergie potentielle électrique Énergie nucléaire Énergie mécanique Énergie lumineuse Énergie thermique Énergie potentielle gravitationnelle. Énergie potentielle chimique.

Quels sont les exemples d'énergie mécanique ?

Les exemples d'énergie mécanique sont une voiture en mouvement (énergie cinétique), une turbine hydrostatique mise en rotation par l'écoulement de l'eau, une balle tirée d'un fusil.

Comment l'énergie potentielle gravitationnelle est-elle générée ?

L'énergie potentielle gravitationnelle est générée lorsqu'un objet est soulevé à une certaine hauteur dans le champ de gravitation terrestre. Elle peut également être définie comme le travail effectué pour soulever un objet à une certaine hauteur h dans le champ.

Formes d'énergie: Lumière, Chimique

Formes d'énergie

Que veut-on dire lorsqu'on affirme se sentir énergique aujourd'hui ? S'agit-il de la même énergie que celle qui alimente les voitures, les bus, les avions et les autres moyens de transport ? Si ce n'est pas le cas, pouvons-nous convertir un type d'énergie en un autre ? Pour répondre à ces questions, il est essentiel de comprendre les différentes formes d'énergie présentes dans notre univers. Certaines énergies sont abondantes, comme l'énergie lumineuse, tandis que d'autres sont limitées en raison des ressources. Cet article passe en revue la définition de l'énergie, les différentes formes d'énergie et la façon dont elle peut être transférée d'une forme à une autre ?

Qu'est-ce que l'énergie ?

L'énergie estce qui fait bouger le monde qui nous entoure. L'énergie est transférée chaque fois qu'une action physique (même au niveau atomique) a lieu ou que l'état d'un système change.

L'énergie est une propriété d'un objet ou d'un système qui quantifie sa capacité à effectuer un travail.

L'une des lois fondamentales de l'univers est que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite ; elle peut seulement être transférée d'une forme à une autre. Ce principe est connu sous le nom de conservation de l'énergie .Dans un système dans lequel ni la matière ni l'énergie ne peuvent être échangées avec l'environnement, l'énergie est toujours constante. Mais quelles sont ces différentes formes d'énergie ?

Formes d'énergie cinétique

L'énergie ciné tique est une forme d'énergie que possède un objet en raison de son mouvement.

Formes d'énergie Exemples d'énergie cinétique StudySmarter Exemples d'énergie cinétique dans la vie quotidienne, l'énergie cinétique est peut-être la forme d'énergie la plus souvent observée et la plus intuitive pour les humains, StudySmarter Originals.

L'énergie cinétique dépend de deux facteurs. La masse de l'objet et la vitesse à laquelle il se déplace.

$E_{K} = \frac{1}{2} m v^{2}$

$Kinetic energy = 0.5 \times mass \times {velocity}^{2}$

Où $E_{k}$ est l'énergie cinétique en joules $(J)$ , $m$ est la masse en kilogrammes $(kg)$ et $v$ est la vitesse en mètres par seconde $(\frac{m}{s})$ .

Rappelle-toi que nous pouvons appliquer une force extérieure pour accélérer un objet. Lorsque cela se produit, nous disons qu'un travail a été effectué sur l'objet.

Letravail est un transfert d'énergie résultant de l'application d'une force le long d'un déplacement.

Le travail effectué sur un objet modifie son énergie cinétique. Par conséquent, nous pouvons calculer le travail comme étant le changement d'énergie cinétique.

$W = Δ E_{K}$

ou en d'autres termes

$Workdone = change in kinetic energy$

Il faut la même quantité de travail pour amener un corps à une vitesse donnée que pour l'arrêter une fois qu'il se déplace à cette vitesse. Cependant, le travail effectué sera négatif dans ce dernier cas car la force doit agir contre le mouvement de l'objet.

Il existe deux types d'énergie cinétique :

Un objet qui se déplace en ligne droite possède une énergie cinétique de translation

Un objet en rotation possède une énergie cinétique de rotation.

Examinons maintenant l'énergie thermique qui est également liée à l'énergie cinétique.

L'énergie thermique

Lachaleur ou l'énergie thermique est produite en raison du mouvement des atomes. En d'autres termes, il s'agit de l'énergie cinétique des atomes, des molécules ou des ions. Le transfert de chaleur se fait toujours d'un point à température élevée vers un autre à température plus basse. Ilexiste trois façons de transférer la chaleur entre deux corps : la conduction, la convection et le rayonnement.

On parle deconduction lorsque l'énergie thermique est transférée entre des atomes ou des molécules voisins à la suite de collisions.

Laconvection est le mouvement ascendant des régions les plus chaudes d'un liquide ou d'un gaz tandis que les régions plus denses et plus froides s'enfoncent, provoquant ainsi un transfert de chaleur.

Lerayonnement est un processus par lequel des ondes électromagnétiques ou des particules subatomiques transportent de l'énergie d'un point à un autre.

Formes d'énergie Diagramme montrant le transfert de chaleur lors du chauffage d'une casserole StudySmarter Cette image représente le transfert de chaleur par conduction, convection et radiation, simscale.com

Lorsqu'on fait chauffer une casserole d'eau, la poignée métallique est chauffée par conduction car la chaleur se transfère à travers le corps métallique de la casserole. Le rayonnement se produit lorsque la source chaude émet des ondes infrarouges. Enfin, les molécules d'eau au fond s'élèvent et transfèrent la chaleur par convection.

Autres formes d'énergie cinétique

Énergie sonore - Les ondes sonores transfèrent l'énergie à travers les molécules d'air sous forme de vibrations ou d'énergie cinétique des molécules d'air.
Énergie rayonnante ou énergie lumineuse - L'énergierayonnante est libérée lorsque les photons dissipent de l'énergie dans l'environnement. Elle se propage sous forme de rayonnement électromagnétique. Un transfert d'énergie se produit lorsque la lumière entre en contact avec une surface extérieure - par exemple, la photosynthèse chez les plantes et la lumière qui tombe sur les panneaux solaires.

Nous avons maintenant une idée claire de la façon dont un objet qui bouge possède de l'énergie cinétique. Voyons maintenant comment un objet peut stocker de l'énergie.

Formes d'énergie : L'énergie potentielle

Lorsque quelqu'un dit qu'il a un potentiel, cela signifie qu'il a la capacité de faire quelque chose grâce à ses aptitudes innées. Une logique similaire s'applique à l'énergie potentielle.

L'énergie potenti elle est la capacité d'un système à effectuer un travail en raison de sa configuration ou celle d'un corps en raison de sa position.

L'énergie potentielle est une énergie stockée qui peut être libérée pour travailler ou augmenter l'énergie cinétique. Il existe différents types d'énergie potentielle. Passons en revue quelques-uns d'entre eux.

Énergie potentielle gravitationnelle

Tu as peut-être remarqué qu'une pierre fait plus d'éclaboussures lorsqu'elle tombe dans l'eau si on la lâche d'une plus grande hauteur. Lorsque nous élevons un objet dans un champ gravitationnel, il acquiert de l'énergie potentielle gravitationnelle (EPG). Plus nous élevons la pierre, plus elle acquiert d'énergie potentielle. Ensuite, lorsque nous la laissons tomber, cette énergie potentielle se transforme en énergie cinétique lorsque la pierre tombe.

L'énergie potentielle gravitationnelle est l'énergie gagnée lorsqu'un objet est déplacé contre un champ gravitationnel externe.

Formes d'énergie barrage hydroélectrique StudySmarter L'eau est stockée en hauteur sous forme d'énergie potentielleemmagasinée . Lorsque le barrage s'ouvre, il libère cette énergie qui est convertie en énergie cinétique pour faire fonctionner les générateurs.

L'eau stockée en haut d'un barrage possède une énergie potentielle gravitationnelle. Lorsque l'eau est libérée et tombe, cette énergie potentielle se transforme en énergiecinétique. L'eau en mouvement entraîne alors les turbines pour produire de l 'électricité (énergie électrique).

L'énergie potentielle gravitationnelle d'un objet dépend de sa hauteur, de la force du champ gravitationnel dans lequel il se trouve et de la masse de l'objet.

$E_{P} = m g h$

ou en d'autres termes

Gravitational potential energy = mass \times gravitational field strength \times height

où $E_{P}$ est l'énergie potentielle gravitationnelle en $joules (J)$ , $m$ est la masse de l'objet en $kilograms (kg)$ , $h$ est la hauteur en $meters (m)$ et $g$ est l'intensité du champ gravitationnel sur Terre $(9.8 N / kg)$ .

La variation de l'énergie potentielle d'un système définit le travail effectué sur celui-ci.

$∆ E_{P} = W$

ou en mots

$Change in gravitational potential energy = Work done to lift the object$

Énergie potentielle chimique

L'énergie chimique est un type d'énergie potentielle stockée dans les liaisons entre les atomes ou les molécules de différents composés.

Cette énergie est transférée lorsque les liaisons se brisent au cours des réactions chimiques. Voici quelques exemples courants de transfert d'énergie chimique :

La combustion du charbon convertit l'énergie chimique en chaleur et en lumière.
Les batteries stockent l'énergie chimique, qui est convertie en énergie électrique.
Les feuilles convertissent l'énergie du soleil en énergie chimique.

L'énergie potentielle nucléaire est l'énergie qui se trouve dans le noyau d'un atome. C'est l'une des sources d'énergie les plus puissantes de l'univers.

Formes d'énergie Diagrammes de la fission et de la fusion nucléaires StudySmarter Fission et fusion nucléaires, Padsohot CC-BY-SA-4.0

L'énergie nucléaire peut être libérée par:

Lafusion - lorsque deux petits noyaux se combinent, comme les isotopes de l'hydrogène - le deutérium et le tritium - pour former de l'hélium et un neutron libre.
Fission - décomposition d'unnoyau parent en deux noyaux différents appelés "filles". Le noyau d'un atome comme l'uranium peut se décomposer en noyaux plus petits de masses égales en libérant de l'énergie.
Décroissance radioactive - Les noyaux instables dissipent de l'énergie sous forme d'ondes radioactives nocives (de l'énergie nucléaire à l'énergie de rayonnement).

Énergie potentielle élastique

L'énergie potenti elle élastiqueest stockée dans les matériaux élastiques à la suite d'un étirement ou d'une compression.

Formes d'énergie Énergie potentielle élastique dans un ressort étiré StudySmarter Le ressort de cette figure est étiré par une force qui provoque son extension. Si nous connaissons la distance sur laquelle il s'étend et sa constante de ressort, nous pouvons trouver l'énergie potentielle élastique qui y est stockée, StudySmarter Originals.

Lorsqu'une force étire un ressort sur une certaine distance, il acquiert de l'énergie potentielle élastique. Une fois relâché, le ressort se déplace et se contracte jusqu'à sa position initiale. L'énergie libérée pendant la contraction est égale au travail effectué pour l'étirer.

L'énergie mécanique

Qu'est-ce que l'énergie mécanique ?

L'énergie mécanique est l'énergie que possède un objet du fait de son mouvement et/ou de sa position.

Elle est donnée par l'équation suivante :

$E_{mechanical} = E_{P} + E_{K}$

ou en d'autres termes

$Mechanical energy = Potential energy + Kinetic energy$

Formes d'énergie Diagramme montrant l'énergie d'une carte qui monte et descend une colline StudySmarter L'énergie mécanique d'un véhicule sur une colline, sur le trajet de l'objet, l'énergie mécanique restera constante, nuls.

Lorsque le chariot gravit la colline, son énergie potentielle augmente constamment, mais sa vitesse diminue, donc l'énergie cinétique ne cesse de se réduire. Au sommet de la colline, l'énergie potentielle atteint son maximum et l'énergie cinétique est nulle. Lorsque l'objet descend la colline, son énergie potentielle commence à diminuer à mesure qu'il perd de la hauteur .Cependant, l'énergie cinétique augmente au fur et à mesure qu'il prend de la vitesse. La somme de ces deux énergies est toujours constante, selon le principe de conservation. Tout au long du trajet, l'énergie est transférée d'une forme à une autre.

Exemples de transfert d'énergie

Chaque fois que l'état d'un système change, l'énergie se transfère d'un état à un autre. L'énergie peut être transférée de différentes manières :

Transfert d'énergie mécanique
Transfert d'énergie électrique
Transfert d'énergie thermique
Transfert d'énergie par rayonnement

Travaillons sur quelques exemples qui permettront de tester ta compréhension des concepts que nous avons abordés dans cet article.

Calcule la force de freinage nécessaire pour arrêter un vélo de masse $8 kg$ se déplaçant à une vitesse de $20 m / s$ en $50 m$ .

Nous savons que le travail effectué pour arrêter un véhicule en mouvement est égal à l'énergie cinétique du véhicule en mouvement. Nous pouvons donc mettre en équation le travail effectué et l'énergie cinétique. À partir de là, nous pouvons calculer la force nécessaire pour arrêter ce véhicule.

$F s = \frac{1}{2} m v^{2} F = \frac{1}{2} \times \frac{8 kg \times 20 m / s \times 20 m / s}{50 m} F = 32 N$
La force nécessaire pour arrêter ce vélo est donc la suivante $32 N$ . Simplifions ce problème et essayons de comprendre comment l'énergie est transférée d'une forme à une autre.

Le vélo possède de l'énergie cinétique en raison de sa masse et de la vitesse à laquelle il se déplace. Le cycliste travaille contre le vélo en appuyant sur le levier de frein, ce qui diminue l'énergie cinétique. De plus, le frottement du frein disperse une partie de l'énergie cinétique sous forme de chaleur et de son. Dans l'image ci-dessus, tu peux voir comment le levier de frein pousse les sabots de frein sur les roues, ce qui a pour effet de ralentir le vélo.

Qu'en est-il des conversions d'énergie lorsqu'un objet tombe ? Découvrons-le à l'aide de notre prochain exemple.

Si une $500 g$ est lâchée d'une hauteur de $100 m$ au-dessus du sol, à quelle vitesse atteindra-t-elle le sol? Ignore les effets de la résistance de l'air.

Formes d'énergie L'image montre une pomme qui tombe sous l'effet de la gravité StudySmarter La vitesse d'une pomme qui tombe augmente à mesure qu'elle est accélérée par la gravité, et elle est maximale au point d'impact, StudySmarter Originals.

L'énergie potentielle gravitationnelle de la pomme est convertie en énergie cinétique au fur et à mesure de sa chute et de l'augmentation de sa vitesse. Par conséquent, l'énergie potentielle en haut est égale à l'énergie cinétique en bas au moment de l'impact. en utilisant l'équation de l'énergie mécanique.

L'énergie mécanique totale de la pomme à tout moment est donnée par :

$E_{t o t a l} = E_{P} + E_{K}$

Lorsque la pomme se trouve à une hauteur de $100 m$ la vitesse est nulle, d'où $E_{K E} = 0$ . L'énergie totale est donc :

$E_{total} = E_{P}$

Lorsque la pomme est sur le point de toucher le sol, l'énergie potentielle est nulle, et l'énergie totale est donc maintenant :

$E_{total} = E_{K}$

La vitesse lors de l'impact peut être trouvée en mettant en équation l'énergie potentielle et l'énergie totale. $E_{P}$ à $E_{K}$ . Au moment de l'impact, l'énergie cinétique de l'objet sera égale à l'énergie potentielle de la pomme lorsqu'elle est tombée.

$\begin{array}{rcl} m g h & = & \frac{1}{2} m v^{2} \\ g h & = & \frac{1}{2} v^{2} \\ v & = & \sqrt{2 g h} \\ v & = & \sqrt{2 \times 9.8 N / kg \times 100 m} \\ v & = & 44.27 m / s \end{array}$

La pomme a une vitesse de $44.27 m / s$ lorsqu'elle touche le sol. L'énergie potentielle de la pomme est convertie en énergie cinétique pendant sa chute.

Formes d'énergie - Points clés

L'énergie est une propriété d'un objet ou d'un système qui quantifie sa capacité à effectuer un travail.
L'énergie ne peut être ni créée ni détruite, elle peut seulement être transférée d'une forme à une autre.
Chaque fois qu'un système change d'état, l'énergie est transférée d'une forme à une autre.
L'énergie d'un système isolé est toujours constante.
L'énergie peut être transférée sous forme d'énergie mécanique, lumineuse, électrique potentielle, nucléaire, gravitationnelle potentielle, chimique et thermique.
L'énergie cinétique est due au mouvement d'un objet.
L'énergie potentielle peut être de plusieurs types selon la nature des forces qui agissent sur le corps.
L'énergie potentielle gravitationnelle est l'énergie gagnée lorsqu'un objet est déplacé contre un champ gravitationnel externe .
L'énergie chimique est un type d'énergie potentielle stockée dans les liaisons entre les atomes ou les molécules de différents composés.
L'énergie mécanique est la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle.
Le transfert d'énergie peut se faire sous forme de chaleur, de rayonnement, d'énergie électrique et d'énergie mécanique.

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