Définition et formule de l'énergie potentielle

L'énergie potentielle est l'énergie qu'un objet possède en raison de sa position par rapport à d'autres objets. On l'appelle potentiel car il a le potentiel d'être converti en d'autres formes d'énergie, comme l'énergie cinétique. L'énergie potentielle est généralement définie dans les équations par la lettre majuscule U ou parfois par PE.

L'énergie potentielle peut également faire référence à d'autres formes d'énergie stockée, telles que l'énergie provenant de la charge électrique nette, des liaisons chimiques ou des contraintes internes.

Exemples d'énergie potentielle

Une balle reposant sur une table a une énergie potentielle, appelée énergie potentielle gravitationnelle car elle provient de la position de la balle dans le champ gravitationnel. Plus un objet est massif, plus son énergie potentielle gravitationnelle est élevée.

Un arc tiré et un ressort comprimé ont également de l'énergie potentielle. Il s'agit de l'énergie potentielle élastique, qui résulte de l'étirement ou de la compression d'un objet. Pour les matériaux élastiques, l'augmentation de l'étirement augmente la quantité d'énergie stockée. Les ressorts ont de l'énergie lorsqu'ils sont étirés ou comprimés.

Les liaisons chimiques peuvent également avoir une énergie potentielle, dérivée d'électrons se rapprochant ou s'éloignant des atomes. Dans un système électrique, l'énergie potentielle est exprimée en tension.

Équations énergétiques potentielles

Si vous soulevez une masse m par h mètres, son énergie potentielle sera mgh, où g est l'accélération due à la gravité: PE = mgh.

Pour un ressort, l'énergie potentielle est calculée sur la base de la loi de Hooke, où la force est proportionnelle à la longueur d'étirement ou de compression (x) et à la constante du ressort (k): F = kx.

Ainsi, l'équation de l'énergie potentielle élastique est PE = 0,5 kx²