Dernière mise à jour : 20 avril 2023

Conservation de l'Energie : Un Principe Fondamental de la Physique

Conservation de l'énergie — La conservation de l'énergie est un principe fondamental en physique. L'énergie totale d'un système isolé, qui n’interagit pas avec son environnement, reste constante au fil du temps. Elle ne peut ni être créée ni détruite, mais elle peut être transformée d'une forme d'énergie à une autre.
Cependant, un pendule dans le vide soumis à aucune force de frottement, pourrait théoriquement avoir un mouvement perpétuel. Mais même dans l'espace, un pendule en mouvement continuera à perdre de l'énergie (frottements internes du pendule lui-même, transmission d'énergie à d'autres systèmes, influence de la température, etc.). Cette perte d'énergie finira par arrêter le pendule. Il n'est donc pas possible d'avoir un objet en mouvement perpétuel sans aucune source d'énergie externe pour compenser ces pertes d'énergie.

L'énergie cinétique

L'énergie cinétique est une propriété fondamentale de la physique. C'est est une forme d'énergie associée au mouvement d'un objet en raison de sa vitesse. L'énergie cinétique est une quantité scalaire, c'est-à-dire qu'elle a une magnitude, mais pas de direction, c'est une grandeur qui est définie uniquement par un nombre.
Lorsqu’un pendule est en mouvement, il échange continuellement de l’énergie entre son énergie cinétique (associée à son mouvement) et son énergie potentielle (associée à sa position). À chaque oscillation du pendule, l’énergie totale du système (somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle) reste constante, bien que l’énergie soit continuellement transférée entre les deux formes d’énergie.
La concept de l'énergie cinétique introduit sous le nom de "force vive" d'un objet a été trouvée par Leibniz (1646-1716) et Émilie du Châtelet (1706-1749).
L'équation est la suivante :
E_c = ½ mv^2, où E_c représente l'énergie cinétique, m est la masse (kg) de l'objet et v est sa vitesse (m/s).
L'énergie cinétique dépend donc directement de ½ de la masse et du carré de la vitesse de l'objet. C'est pourquoi les véhicules plus rapides ou plus lourds ont généralement besoin de plus d'énergie pour maintenir leur mouvement.

L'énergie potentielle

L'énergie potentielle est une forme d’énergie associée à la position dans le champ de gravité. Plus l'objet est haut, plus il a d'énergie potentielle. Cette énergie est exploitée tous les jours dans les barrages hydrolique.
L'équation est la suivante :
E_p = mgh
L'énergie potentielle dépend donc directement de la masse du corps m (kg), de la pesanteur g (9,81 m/s2) et aussi de la hauteur h (m) où il se situe par rapport à un niveau de référence.
L'énergie potentielle peut être convertie en d’autres formes d'énergie, telles que l'énergie cinétique (associée au mouvement) ou l'énergie thermique (associée à la chaleur), par le biais de processus physiques appropriés. Par exemple, un objet en chute libre convertit son énergie potentielle gravitationnelle en énergie cinétique à mesure qu’il accélère vers le sol.
mgh = ½mv^2
v^2 = 2gh (la masse disparait et n'a donc aucune importance dans la chute d'un corps dans le vide)
h = ½g v^2

N.B. : L'énergie potentielle est une quantité relative et dépend du choix d’une position de référence spécifique, et seule la différence d’énergie potentielle entre deux positions est significative pour les calculs.