ÉNERGIELa notion

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Énergie mécanique

On dit qu'une force appliquée à une particule située en M travaille, lorsque cette particule se déplace dans une direction différente de la perpendiculaire à cette force. Si dM est le déplacement de la particule, le travail dW de la force F qui lui est appliquée est, par définition, dW = F . dM.

Le travail est donc une grandeur scalaire dont la dimension est : masse × (longueur)2 × (temps)—2. Les unités les plus courantes de travail sont, dans le système S.I., le joule (J), qui équivaut à (1 kg) × (1 m)2 × (1 s)—2, et, dans le système C . G . S ., on utilise le dyne × (1 cm).

À l'échelle atomique, on utilise souvent l'électron-volt (eV), travail fourni à un électron pour augmenter son potentiel électrique de un volt (1 eV = 1,6 . 10—19 J).

Il est souvent intéressant de caractériser une source d'énergie, ou un moteur, par l'énergie fournie par seconde, ou puissance ; on emploie alors comme unité le watt (W), qui équivaut à un joule par seconde. Une unité pratique, utilisée industriellement, est le kilowatt-heure (kWh), qui est l'énergie délivrée par une source de un kilowatt débitant pendant une heure (1 kWh = 3 600 kJ = 3,6 . 106 J).

Mécanique classique

Théorème des forces vives. Énergie cinétique

Soit une particule de masse m en mouvement sous l'action d'une force F et soit dM le déplacement de cette particule pendant le temps dt. Le travail de la force F pendant l'intervalle de temps dt est égal à l'accroissement de la « force vive » (mv2/2) de la particule. Ce théorème est une conséquence du principe fondamental de la mécanique classique : F = m dv/dt, où v est la vitesse de la particule. On a en effet :

Il faut donc dépenser un certain travail mécanique (mv2/2) pour faire passer une particule de masse m du repos à la vitesse v. La force vive est une forme d'énergie caractéristique des corps en mouvement : l'énergie cinétique Ec.

Énergie potentielle

Une force F dérive d'une énergie potentielle s'il existe une fonction Ψ telle que F = — grad Ψ. Pour tout déplacement infinitésimal dM, on a dW = + F . dM = — dΨ. La va [...]


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  • : ancien directeur du laboratoire de physique de l'Ecole Normale Supérieure

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Pour citer l’article

Julien BOK, « ÉNERGIE - La notion », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 24 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/energie-la-notion/