L’énergie

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Tout d’abord, on devrait parler des énergies. Les énergies sont les grandeurs physiques qui représentent l’état (au sens très large) d’un objet : position , vitesse , température, ...
Elle prennent différentes formes, et sont capables de s’échanger de l’énergie (!!...) entre elles ou avec le milieu extérieur.

Avant d’en faire une petite liste incomplète, sache que l’énergie a pour unité le JOULE, qui est homogène aux unités Kg x m_ / s_.

Aller, quelques exemples :
* Energie cinétique
* Energie potentielle
* Energie électrique
* Energie thermique
* Energie nucléaire
* Energie alimentaire

dont seulement les trois ou quatre premiers nous intéresserons plus particulièrement.

L’énergie cinétique :

Elle représente l’énergie liée au mouvement de l’objet.
* Première constatation, un objet immobile a une énergie cinétique nulle !
* Deuxième constatation, un objet animé d’une grande vitesse a une énergie plus grande qu’un objet identique àvitesse plus faible : pour t’en persuader, demande àton meilleur ennemi de te donner des coups de marteau sur les doigts àdes vitesses différentes, la démonstration est éclatante.
* Elle est également liée àla masse de l’objet : je suis sà»r que tu fais parfois du vélo. Si tu te prends un insecte sur le front, ça fait un peu mal, mais si c’est un fer àrepasser, tu remarqueras vite qu’il disposait d’une plus forte énergie cinétique, proportionnelle àsa masse ...

Pour un mouvement de translation, voici la formule magique :

m représente la masse de l’objet (en Kg)
V représente sa vitesse, en m/s

Allez, un petit exemple :

Un motoplaneur de 3 Kg volant à36 Km/h (soit 10 m/s) a une énergie cinétique de :
La réponse : Ec = 1/2 x 3 x 10_ = 150 JOULES

Garde ce chiffre en mémoire, on fera de petites comparaisons après, et un peu de troc ....

Un autre exemple pour montrer l’effet quadratique de la vitesse :

Le même planeur, volant cette fois à30 m/s, aura une énergie cinétique de 1350 Joules, soit presque 10 fois plus alors qu’il ne vole que trois fois plus vite !!

Dernier commentaire avant de passer àla suite, l’énergie cinétique peut être également associée au mouvement de rotation (1/2xJx(_) mais cette facette intéresse plutôt les hélicoptéristes ...
Làoù ça devient encore plus intéressant, c’est quand on s’intéresse àla variation d’énergie cinétique.

On considère qu’àl’instant T1 l’objet de masse m est animé de la vitesse V1, et àl’instant T2 il va àla vitesse V2.

Sa variation d’énergie cinétique entre les instants T1 et T2 est de :

Cet écart représente l’énergie libérée par l’objet qui ralentit, ou l’énergie qu’il faut fournir àl’objet pour qu’il accélère.

Allez, vite un petit exemple pendant que c’est chaud :

Notre planeur de 3 Kg vole à30 m/s puis, quelques instants plus tard à10 m/s.
Quelle énergie a-t-il libérée ? :
La réponse : _Ec = 1/2 x 3 x (30_-10_) = 1200 Joules.

"Mais diantre où donc est passée cette énergie ?" me dis-tu. (je te laisse 4 secondes pour répéter cette phrase : 1,... 2,...3,...,4 : top)

Je vais te répondre, petit scarabée : Lis la suite de cet article ....

L’énergie potentielle :

L’énergie potentielle représente l’énergie disponible par la position de l’objet, qui peut se "déchaîner" si l’on le libère.
Il en existe plusieurs formes (un ressort comprimé, par exemple) mais celle qui nous intéresse au plus haut point (c’est de l’humour mais tu comprendras plus tard !) est l’énergie potentielle d’altitude ( ou gravitationnelle). Elle représente l’énergie libérable par la chute de l’objet.

Ah je t’entends déjàgrogner : tomber d’accord, oui mais jusqu’où ?
Euh, je laisse un blanc, toussote un peu et réponds : "en fait, c’est très compliqué ! "
Non, plus sérieusement, voici la réponse : tout dépend où il s’arrête !!!

On exprime donc l’énergie potentielle d’altitude sous la forme :

où "g" est la constante de gravitation universelle (9.81 USI) , et la constante est inconnue !
Non, attends, ne referme pas cette page, ce n’est pas de l’arnaque.
Ce qui nous intéresse, c’est sa variation, et dans ce cas la constante disparaît.

Si un objet de masse m est àl’instant T1 àl’altitude H1 et àl’instant T2 àl’altitude H2, sa variation d’énergie potentielle entre T1 et T2 vaudra :

Cette variation représente l’énergie qu’il faut fournir àl’objet pour le monter, ou l’énergie qu’il va libérer lorsqu’il va descendre, indépendamment du chemin suivi.

 Vite, vite, donne-nous un exemple s’il te plaît.
 Du calme, je reprends mes esprits et je m’occupe de vous..... me revoilà.

Considérons notre planeur de 3 Kg, qui fait un piquer de 40 mètres.
Il va libérer une énergie potentielle de :
La réponse : _Ep = 3 x 9.81 x 40 = 1177 JOULES

Allez, un avant-goà»t des chapitres suivants, car je vois que ton Å“il s’éclaire d’une étincelle réjouie :

Eh oui, tu as bien compris, le planeur en piquer a échangé 1200 Joules d’énergie potentielle (il a descendu de 40 mètres) contre 1200 Joules d’énergie cinétique (il a accéléré de 10 à30 m/s)

Ca y est, tu as eu la révélation : l’énergie ça se troque ! et ce n’est qu’un début, mais reprenons notre périple parmi notre catalogue énergétique.

L’énergie électrique :

Appliquée àun accumulateur, elle représente la quantité d’électricité qu’il est capable de fournir au monde extérieur. Comme compter les électrons contenus est un travail trop fastidieux et déconseillé pour les yeux, on préfère utiliser le débit d’électrons, que l’on appelle le courant électrique :

U est la tension de l’accumulateur, en volt
I est le courant électrique, en ampère
T est le temps de décharge complète, en secondes

Prenons un exemple :

Un accumulateur de 10 volts fournit un courant 40 ampères pendant 3 minutes (180 secondes)
Il a donc fourni une énergie de :

La réponse : Ee = 10 x 40 x 180 = 72000 JOULES

Petite remarque pour ne pas s’endormir idiot :
Tu auras remarqué que les accus (ou les batteries de voitures) sont spécifiés en Ampère x heure (sigle : A.h). Et oui, il s’agit bien de l’énergie qu’il contiennent !!!

 Une autre, une autre
 non mais , quel appétit !

L’effet Joule :

Mr Joule a modestement baptisé de son nom l’effet par lequel un conducteur non parfait s’échauffe au passage du courant.
Le frein qu’il oppose ànos sympathiques et serviables électrons s’appelle la résistance.
L’énergie gâchée sous forme de chaleur répond àla douce formule suivante :

R est la résistance du conducteur, en ohms
I est le courant qui traverse le conducteur, en ampère
T est le temps durant lequel se gâchis s’accomplit, en secondes

Un accumulateur a une résistance de 40 milliohms. Traversé pendant 3 minutes (180 secondes) par un courant de 40 ampère, il a donc évacué sous forme de chaleur une énergie de :
La réponse : Ej = 0.04 x 40_ x 180 = 11520 JOULES (rien que ça !)

Aller, les deux derniers, pour se détendre :

Energie d’un morceau de sucre de 5 gr :

Le glucide apporte une énergie de 4 Kcalorie par gramme. Or, une calorie vaut 4.184 JOULE
La réponse : 5 grammes de sucre contiennent 83680 JOULES !
A quand les planeurs propulsés au sucre ?...
(ça existe déjà, ça s’appelle le lancer main...)

Un autre ? OK :

Energie apportée par la fission de 5 microgrammes d’uranium (défaut de masse).

D’après Einstein, c’est facile :
La réponse : E = m.c_, soit 450 MEGAJOULES
Euh, finalement, je préfère la propulsion au sucre ....

Et oui, l’énergie est un monde merveilleux qui réunit les coups de marteau, la chute libre, les batterie, le sucre et l’uranium.
Plus sérieusement, il est tout a fait possible de décrire la quasi-totalité des phénomènes physiques par leur interprétation énergétique.

Mais que vois-je, tu bailles ? Allez, il est l’heure de se coucher, demain matin, je te parlerai des puissances, et l’on commencera àfaire grimper nos planeurs !

A suivre ...