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Concept
Énergie potentielle
Résumé
L'énergie potentielle d'un système physique est l'énergie liée à une interaction, qui a la capacité de se transformer en d'autres formes d'énergie, le plus souvent en énergie cinétique, une énergie de mouvement. La force qui modélise l'interaction est une force conservative c'est-à-dire que son travail ne dépend pas du chemin suivi lors du déplacement, mais uniquement du point de départ et du point d'arrivée : . Autrement dit, la différence entre les énergies potentielles associées à deux points de l'espace est égale à l'opposé du travail de la force concernée pour aller d'un point à l'autre, et ce, quel que soit le chemin utilisé : . On dit que la force dérive d'une énergie potentielle : . Cette énergie potentielle, définie à une constante arbitraire près, ne dépend que de la position du corps dans l'espace. Elle est exprimée en joules dans le Système international d'unités.
Un exemple simple est celui d'un corps terrestre tenu en hauteur (et donc possédant une énergie potentielle de pesanteur du fait de sa hauteur) qui, une fois lâché, transforme cette énergie potentielle en énergie cinétique quand sa vitesse augmente lors de sa chute. . La force qui modélise l'interaction responsable de cette énergie potentielle est le poids : .
Chaque force conservative donne naissance à une énergie potentielle.
À l'échelle macroscopique elle est une partie de l'énergie mécanique ; on distingue usuellement les quatre suivantes.
L'énergie potentielle de pesanteur : .
L'énergie potentielle gravitationnelle : .
L'énergie potentielle élastique : .
L'énergie potentielle électrostatique : .
À l'échelle microscopique, elle est une partie de l'énergie interne et est composée ; elle est associées aux énergies de liaisons des éléments chimiques ou nucléaires.
Les énergies de liaison chimique entre les atomes qui forment les molécules ou les cristaux et qui expliquent les vibrations responsables d'une partie de l'énergie thermique.
Les énergies nucléaires impliquant les nucléons et assurant la cohésion des noyaux atomiques.
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