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Physique : Energie potentielle et travail

Posté par Algotest (invité) 03-07-06 à 02:08

bonjour,

J'ai lu quelque part que l'énergie potentielle ne pouvait être déterminée qu'à une constante près, je ne comprends pas bien pourquoi.

En effet, en gravitation, si un solide est à "X" mètres du centre de le Terre, il a bien une énergie potentielle égale au produit de sa masse avec la constante gravitionnelle et cette distance "X" : E = m.g.X.

Cela me paraît complètement déterminé (au référentielle près constitué par le centre de la Terre...), alors ... ?

De plus, il me semble qu'il y a équivalence entre parler alors "d'énergie potentielle" et de ce j'apellerais comme ça "le travail potentiel maximum".

Quelqu'un pourrait-il m'éclairer sur les différence qu'il y auraient entre ces deux concepts ?

Posté par neo (invité)re : Physique : Energie potentielle et travail 03-07-06 à 03:15

Salut Algotest,

Une petite insomnie (la chaleur ?) me permet de te répondre :

J'appelle 4$U l'énergie potentielle.

Tu sais qu'une force conservative dérive d'une énergie potentielle, c'est-à-dire que l'on a : 4$\vec{F}=-\frac{dU}{dx} \vec{u_x}

Pour un vecteur unitaire 4$\vec{e_z} orienté selon la verticale ascendante, l'énergie potentielle de pesanteur vaut 4$U(z)=U_o+mgz car 4$\vec{P}=-mg\vec{e_z}

Dans ce cas, on choisit 4$U=0 pour 4$z=0 (donc à la surface), ce qui te donne bien \fbox{4$U(z)=mgz}

Donc tu peux "choisir" ta constante, en accord avec le repère choisi bien entendu.

Sauf erreurs.
Neo

Posté par Algotest (invité)Désolé : demande de déplacement de mes topics 03-07-06 à 03:17

Je viens de me rendre compte qu'il y avait un sujet général pour lla physique en bas de la liste des sujets. Dorénavant je posterai mes question portant sur la physque là-bas mais serait-il possible de déplacer mes deux questions, postées pas erreur ici ?

Il ne me semble pas possible de les effacer, et je ne peux pas les copier car je risque d'être sanctionner.

Un administrateur pourrait-il me venir en aide ?

Posté par Algotest (invité)merci neo mais 03-07-06 à 03:23

Merci neo, mais j'aurais peut-être pas dû poster en classe de première : je comprends pas grand chose aux formules du genre dU/dx, c'est les "d" qui me dérangent, j'ai du mal à avoir le concept de ce que cela représente.

PS : non, pas d'insommie, je me prépare juste à prendre le rythme d'un boulot de nuit que j'espère avoir demain...

Posté par Algotest (invité)Ux 03-07-06 à 03:24

Et c'est quoi le vecteur "ux", un vecteur représentant le déplacement d'un mobile ?

Posté par neo (invité)re : Physique : Energie potentielle et travail 03-07-06 à 03:31

Le vecteur \vec{u_x} est un vecteur unitaire colinéaire à 4$\vec{F} c'est-à-dire qu'il dirige 4$\vec{F}. Si les vecteurs te gênent, travaille avec les normes...

Pour ce qui est du 4$\frac{dU}{dx}, cela signifie juste la dérivée de U (par rapport à 4$x) donc c'est 4$U'(x), ok ?

Pour tes messages, un modérateur s'en chargera sûrement.

Sinon le reste, tu comprends (pour l'histoire de la constante ?)

Neo

Posté par Algotest (invité)Une force qui dérive de l'énergie ? ou l'inverse ... 03-07-06 à 03:34

En plus, pour moi, je verrais plutôt l'énergie dériver de la force :

Il faut qu'il y ait un champ de forces (celui du champ gravitationnelle par exemple), pour qu'il y ait des "charges sensibles à ce champ" (ici les masses), pour que ces masses aient un "niveau énergétique", non ?

Donc pour moi, il y a :

1/ Un champ de forces ;
2/ Des "charges" sensibles à ce champ ;
3/ Une "énergisation" (je sais pas si on dit comme ça) des "charges";
4/ Une accélération des chargess si elles ne sont pas bloquées par d'autres forces.

C'est une "théorie" toute personnelle, mais qu'en penses-tu ?

Posté par Algotest (invité)Partiellement OK pour moi 03-07-06 à 03:38

"Le vecteur  est un vecteur unitaire colinéaire à  c'est-à-dire qu'il dirige . Si les vecteurs te gênent, travaille avec les normes..." ça c'est OK les vecteurs ne me gène pas, c'est que je ne savais pas qu'il s'agissait d'un vecteur unitaire, mais c'est clair pour moi maintenant.

"Pour ce qui est du , cela signifie juste la dérivée de U (par rapport à ) donc c'est , ok ?" ehu ça c'est différent, moi et les dérivées, les primitives et autres, j'avais pas étudié...

PS : donc c'est toi qui a chaud ; lol

Posté par Algotest (invité)sinon, pour la constante ... 03-07-06 à 03:40

Non, pas pour la nécessité de la constante. Je pense qu'il faudrait que je capte bien ce que tu m'expliques avant la conclusion.

Posté par Algotest (invité)ID 03-07-06 à 03:41

Pourrais-tu m'expliquer sans dérivée ou primitive en fait ?

Posté par Algotest (invité)T'es toujours là ? 03-07-06 à 03:45

Coucou neo ! t'es toujours là, ou le sommeil a repris ses droits ?

Posté par
J-P
re : Physique : Energie potentielle et travail 03-07-06 à 08:07

Avec des mots, sans formule.

L'énergie potentielle d'un corps est l'image du travail que ce corps peut effectuer pendant sa chute.

Si on lache une bille à 2 m du sol, l'énergie potentielle de la bille PAR RAPPORT AU SOL est = mgh avec h = 2m.

Si je lache une bille toujours à 2 m du sol mais en ayant interposé entre la bille et le sol une table de 0,9 m de haut.
Si je lache la bille, elle va tomber sur la table (chute de 1,1 m),
Par rapport à la table, la bille a alors une énergie potentielle = mgh mais ici h = 1,1 m

On voit que bien que la bille ait été lachée d'un même endroit dans l'espace, l'énergie potentielle de la bille était différente par rapport au sol ou par rapport à la table.

Donc si dans un problème on demande par exemple de calculer la vitesse de la bille à l'arrivée au sol (s'il n'y a pas de table) ou à l'arrivée sur la table, l'énergie potentielle de la bille à prendre en considération dans les calculs est différente dans les 2 cas.






Posté par Algotest (invité) 03-07-06 à 21:45

C'est out bien clair pour moi.

Merci vraiemnt pour tes qualités didactiques, j'en suis vraiment, vraiment très heureux car je me sens progresser de manière très significative, résolvant de grosses incertitudes passées ; merci encore

Ma petite idée, en fait, était qu'il y avait en quelque sorte, en gravité, une "énergie potentielle absolue", et non seulement relative à l'atitude de fin de chutte.

Je justifie mon point de vue ainsi : quelque soit la hauteur d'un objet massif, celui-ci n'ira pas plus loin que le centre de la Terre, donc son énergie potentielle "absolue", serait fonction de la distance par rapport au centre de la Terre.

Mais je vais ob jecter moi-même à cette idée : j'ai bien dit "par rapport", c'est donc bien aussi une énergie potentielle "relative", mais peut-être un peu moins relative que les autres ...

Du reste, pour me contredire encore un peu plus : tout objet massif dans l'univers physique est soumis à une attraction quelle qu'elle soit (jusqu'à preuve du contraire), donc il ne me paraît guère possible de donner une énergie potentielle vraiment absolue, puisque même au centre de la terre un atomme continu à tomber vers le Soleil, pas vrai ?

Si tu as d'autres remarques ou commentaires ou données supplémentaires sur ce sujet, s'il te plaît, surtout n'hésite pas, je suis preneur ! Et surtout, n'ai pas peur de prendre le contre-pied des mes questionnements

Posté par volkukan (invité)Voici la vraie reponse 28-08-06 à 15:16

Salut algotest, je faisais un petit tours sur internet puis je suis tombé sur ton post qui ma fais replonger dans mes souvenirs d'enfance "lol" (jsui en master de physique). Je me souviens encore de la prise de tête pour comprendre ce qu'était l'énergie potentielle par rapport au travail et blablablabla.

Je vais t'expliquer ce que j'ai compris (en t'avouant que j'ai peut-être pas tout saisie encore). Il n'empèche que les explications que l'on t'as donnés sont trés bofbof et t'aideront jamais à "avancer dans ta compréhension" en effet il manque la seul et unique information qui à du sens et qui sans elle rien n'est compréhensible.

Cette information s'appelle le système. En effet, il faut définir le système et l'énergie dont tu parles et justement l'énergie du systéme que tu as a définir.
Dans le cas d'une pomme qui tombe d'un arbre le système et (Pomme-Terre) donc il n'est jamais question de l'énergie de la pomme ou de l'énergie de la Terre mais l'énergie du système (Pomme-Terre).  

Je vais faire simple mais en m'appuyant sur les théories modernes tels que la mécanique quantique des champs qui paradoxalement offres une vision trés simple du l'univers tu verras il y aura aussi du Dragon Ball Z et deux principes béte à comprendre.

Imagine toi un univers ou il n'ya qu'une Terre et qu'une pomme situé à des année lumière l'une de l'autre. La Terre est la pomme vont émettre des signaux comme le fais un téléphone portable histoire de sonder leur environnement (en mécanique quantique des champs on dis que le signal est un quantum d'energie appelé graviton que l'on à hélas pas encore trouver) une fois que le signal de la Terre detecte la pomme et vice-versa il vont se connecté entre eux pour former ce qu'on appelle un système (Terre-Pomme).

Ce système possède une énergie qui semble être parametré uniquement par la distance qui les sépares. Vient ensuite un grand principe de l'univers que personne ne comprend. Ce principe est le suivant:
Pour une raison que l'on ignore chaque système tend toujours à evacué l'énergie qu'il contient (c'est comme ça). Ainsi, notre systéme (Terre-Pomme) contient une énergie qui devra être "évacuer". Sachant que l'énergie dépend uniquement du parametre "distance" il suffit de savoir comment faire varier la distance entre eux pour que cette énergie s'evacue.  
La nature à voulue que l'énergie diminue lorsque la distance diminue donc la nature va réduire la distance entre les deux objets. LES OBJETS S'ATTIRE!! La pomme attire la Terre et la Terre attire la pomme mais cette dernière le fait avec moin de force que la terre.
Donc voila pourquoi les objets s'attire entre-eux, c'est pour évacuer l'énergie du système.
Bon jusqua là ça va? parce que dans mon explications il ne fallait surtout pas croire que je parlais de l'énergie potentiel en effet je parlais de l'énergie débutantiel c'est l'énergie perçus par le français moyen lol. Maintenant, je vais éclaircir les choses en introduisant l'énergie potentiel à l'aide d'un autre principe que je vais détourner un peu. Le principe est:
Rien ne se perd, rien ne se crée tout ce conserve ("pas tout ce transforme")
Hé oui, l'énergie se conserve, d'où la grande question!!!!!! Le système (Pomme-Terre) evacue son énergie ok mais celui-ci il va ou????? Disparait-il???
Non bien sûr l'energie ne disparait pas!! il à été évacué sous la forme de vitesse (Energie cinétique).On sait qu'il est impossible de créer de l'energie donc quand mes deux objet se sont connecté une énergie est apparue qui est constante et qui reste constante Que J'appel: E
puis elle se vide donc je fais E moin quelque chose que j'appelle mystere ? on a:       E-?.
Enfin, je dis que se vider revient a reduire la distance entre les objet et donc leur communiquer une vitesse sous la forme d'une énergie cinétique donc j'obtien au final:   E-?=énergie cinétique.
Regardons les cas extréme si lénergie mystére est nulle "?=0" alors E=energie cinétique donc je vous raconte pas la vitesse de la pomme.
Si on a "?=E" donc 0=énergie cinétique ainsi la pomme ne bouge pas.

Maintenant si le systéme se "vide" alors il faut qu'il travaille pour ça donc
on a au début une énergie E puis ensuite un travail qui donnne en somme un diminution de la distance soit une energie cinétique donc cela se traduit mathématiquement par:
E energie total
W travail
le système se vide donc travail et on a : E+W
cela se traduit par une énergie cinétique donc on a : E+W=Ec
au final on aboutie a cette relation qui est W=-? soit ?=-W
donc cela veut dire que mystére "?" correspond au travail à fournir pour obtenir la vitesse desiré.
Maintenant expliquons le signe -. Si le travail est négatif c'ést à dire que le systéme perd de l'énergie on ?>0 est donc cette expression est bien en accord avec le faite que l'énergie mystere "?" correspond à l'énergie perdue par un travail du système.
Si le travail est positif c'est a drie que le système reçoit de l'énergie alors l'énergie mystére ?<0 on voit que l'énergie est négatif est donc ne correspond plus à une fraction qui s'enleve mais à une fraction qui s'ajoute.

Bon je vais remplacer le mot "vider" par celui de convertir ainsi la nature a une facheuse tendance à faire tout ce qu'elle peut pour convertir tout l'énergie qu'elle possede et son but est de convertir au maximum par n'importe qu'elle moyen. Ici elle  peut que convertir lénergie sous la forme d'une vitesse mais elle peut le faire sous la forme d'une chaleur, d'une liason chimique et même d'une particule. Et le mystére "?" c'est juste la fraction qu'elle va convertir en une quelquonque autre energie c'est pour ça quand lui donne le nom d'énergie potentiel car elle peut le convertir potentiellment en n'importe quoi.
Donc à la base il y a une énergie qui peut étre convertie en n'importe quoi, ensuite le systéme travaille pour le convertir et la fraction qui à été convertie s'appelle énergie potentiel transformer en energie cinetique   thermique ou autre.
donc quand "?=0" c'est que rien à été convertie en energie cinétique (la fraction est nulle) ensuite quand "?=E" c'est que tout à été convertie en énérgie cinétique donc Ec=E.
Mais comment mesurer l'énergie potentiel? car l'énergie E est impossible a mesurer. Ainsi quand on dit que l'on connait l'énergie d'un systéme c'est  un peu faux  je vais expliquer pourquoi.  

Maintenant, imaginons que Sangoku (mon héro) quitte le monde des morts pour ce téléporté dans notre univers. il voit la pomme avancer et écoutant que sa faim il se decide de la prendre (sacrilége pour notre experience).Il constate que cette derniére semblait être attiré par la Terre puis il dit:
"oulalala cette pomme à de l'énergie à revendre!!!" Ensuite il avance de 1m et comme la pomme est attirée par la Terre il le fait en perdant de l'énergie qu'il saura parfaitement quantifié car il connait toujours ça jauge d'énergie. Ainsi, notre sangoku sera notre machine à mesurer l'énergie du système (pomme-Terre)!

Comme tu le vois il est impossible de connaitre l'énergie E du système (pomme-Terre) la seule chose que l'on saura c'est l'épuisement de sangoku à aller d'un point à un autre dans le sens opposer. C'est cela aussi que l'on appelle énergie potentiel: c'est l'énergie que sangoku devra fournir pour aller d'un point à un autre. Plus précisement c'est l'énergie que sangoku devra fournir pour aller de l'endroit où il a prit la pomme jusqu'au fin fond de l'univers là où le système sera casser c'est a dire où la Pomme et la Terre ne sera plus connecté là aussi où la pomme été en repos avant que le système ne se decide de tout convertir. L'énergie potentiel est négatif car il faut fournir une énérgie éxtérieur pour casser le système (pomme-Terre) cela ce traduit donc par l'épuisement de sangoku. Elle devient positif lorsque c'est le système qui convertie l'énergie potentiel par un travail négatif Ep=-W>0 avec W<0.
Dans le cas de sangoku, son travail sur le systéme est positif donc W>0 donc l'énergie potentiel est négatif Ep=-W<0 est correspond à la fraction d'énergie que sangoku rajoute dans le systéme et qui va se reconvertir lorsque le hero lachera la pomme.

Pour resumer, l'énergie du français moyen c'est une sorte de substance pouvant  remplir un objet pour que ce dernier fasse une action! C'est pas faux mais trops imprecis car à partir de là on fait dire n'importe quoi. En effet l'energie est dans l'absolue constant donc un systeme à énergie vide que tu remplis ça n'existe pas car a la base il a une énergie. Donc ce qui faut comprendre ce que l'univers possede une énergie constant qui à été ensuite convertie en objet, chaleur force etc. Donc tout ce que l'on peut faire c'est de convertir une certaine quantité d'énergie qui constituera notre reserve d'énergie potentiel. Mais il faut bien comprendre que cette energie potentiel n'est pas l'energie dans le sens absolue. C'est pour ça que l'ont dis que c'est relatif car pour te monter ce reservoir d'énergie  potentiel tu a dut la convertire par un travail en effectuant une action qui à un début et une fin ce qui t'amene à une énergie potentiel fini.
Toi et vous amis lecteurs vous devais comprendre que l'énergie E c'est quelque chose que l'on comprend pas et que l'on ne connait pas. On peut juste ce constitué des reservoirs de cette énergie.

Prenons l'exemple cité dans un post plus haut avec l'objet qui tombe de 2m ou le même qui tombe d'1m10. Calculer l'énergie potentiel (objet-Terre) c'est savoir combien tu devra dépenser d'énergie pour ramener l'objet a sa place d'origine ainsi il est normal de moin depenser d'energie pour ramener a son origine l'objet qui est tombé à 1m10 que l'objet qui est tombé à 2m.
Maintenant vu du systeme, l'énergie potentiel c'est la fraction qui à été convertie en energie cinétique vue de l'utilisateur exterieur c'est l'énergie qu'il faut fournir  pour ramener le système a son état initial.
Autre exemple l'energie potentiel d'interation ( c'est tjrs tjrs d'interaction ) entre deux particule de charge opposé et donnée par la fonction: -(constante)*(1/distance)
Ainsi on a une hyperbole négative. On voit que l'energie est égale a -infini lorsque que la distance qui les sépares est nulle.
Vu de l'utilisateur vous devais comprendre qu'il faut fournir une énergie infini pour casser le système.
Vu du système vous devais comprendre que la la formule de coulomb c'est du n'importe quoi car une énergie potentiel négatif infini cela veut dire que l'énergie converti est infini et que les particules ont donc une vitesse infini au moment du contact. Or einstein dit que l'on ne peut pas aller plus vite que la lumiere! La raison est que des points charger appelés particule ponctuelle sont par nature de dimension 0 ainsi  il ne vont jamais se croiser ou rentrer en contact et donc il peuvent continuer à se foncer dessus et à atteindre des vitesses folles sans jamais se toucher ainsi si on fait distance=0 histoire de forcer leurs rencontre la théorie nous envoie balader en disant ALERTE!ALERTE!ALERTE est nous balance une quantité inifini car c'est illogique pour des particules ponctuel. C'est ce qu'on appelle une singularité en physique qu'il faut absolument enlever et vous verrer par la suite de vos étude que tout ce qu'on vous apprend en S et en prepa c'est de la merde! C'est juste la préparation au vraie théorie super méga cool qui font tourné la tête.

Mercie d'avoir tout lu!!!!!  

Posté par
NewtonSki
re : Physique : Energie potentielle et travail 06-01-14 à 00:20

Apres 8 ans, je te dis "Merciiiiiiiiiiiiii...i tend vers l'infini" !



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