Rappel prog BTS Electro 2020
Définir l’énergie potentielle
- de gravité
- élastique
- électrostatique
- de pression d’un système
Énergie mécanique potentielle:
Énergie potentielle de pesanteur :
Lorsqu’un cycliste se trouve en haut d’une pente, il sait qu’il pourra descendre sans fournir d’effort. C’est parce qu’il a stocké de l’énergie mécanique. Cette énergie mécanique stockée a été préalablement acquise par travail lors de l’ascension de la pente (où alors le cycliste doit fournir des efforts plus importants que pour se déplacer sur le plat). Cette énergie est d’autant plus importante que la masse est importante (il vaut mieux recevoir sur la tête une boule de papier qui tombe du premier étage qu’une boule de pétanque !) et que l’altitude est importante. Un corps de masse m, située à une hauteur h (du bas, généralement le niveau de la mer) stocke une énergie mécanique dites « potentielle de pesanteur ». Cette énergie potentielle de pesanteur Ep s’exprime par la relation :
| \( E_P = m \cdot g \cdot h \) |
|
Comme la hauteur est une grandeur relative au système considéré (hauteur par rapport à la mer? par rapport au sol? ou autre), on prendra en compte plutôt la variation d'énergie potentielle entre deux points d'altitude \( z_1 \) et \( z_2 \).
| \({E_{p2}} - {E_{p1}} = mg\left( {{z_2} - {z_1}} \right)\) |
. Comme il est possible de stocker de l’énergie mécanique, l’énergie mécanique est une énergie dite « primaire ».
Energie potentielle élastique :
La contraction d’un ressort permet de stocker de l’énergie qui sera réutilisée. Ex : jouets mécaniques, montres mécaniques, sectionneur
- Ressort longitudinal: \(W = \frac{1}{2} \cdot k \cdot x^2\)
avec
- \( k \) la raideur du ressort en \( N.m^{-1} \)
- \( x \) l'élongation du ressort en m
- Ressort de torsion: \(W = \frac{1}{2} \cdot k \cdot \alpha^2 \)
avec
- \( k \) la raideur du ressort en \( N.rad^{-1} \)
- \(\alpha\) la torsion du ressort en \( rad \)
| Energie potentielle: introduction (http://www.clipedia.be) (17'12") |
| https://www.youtube.com/watch?v=FshaEPgJExI |
Énergie potentielle de pression:
Un volume \( V \) en surpression ou dépression \( \Delta P \) par rapport à la pression ambiante pourra libérer une énergie
| \( \Delta E = V \times \Delta P \) |
L'énergie potentielle électrostatique
L'énergie potentielle électrostatique (ou simplement énergie électrostatique) d'une charge électrique \( q \) placée en un point P baignant dans un potentiel électrique \( V ( P ) \) est définie comme le travail à fournir pour transporter cette charge depuis l'infini jusqu'à la position \( P \). Elle vaut donc :
\( E_{pe} = q \cdot V(P) \)
avec
- \( q \) charge en coulomb \( C \)
- \( E_{pe} \) champ électrique en \( V/m \)
- \( V(P) \) potentiel électrostatique en Volts \( V \)
si l'on se place dans le cas où les sources générant le potentiel électrique V sont distribuées dans une région bornée de l'espace, ce qui permet d'attribuer une valeur nulle du potentiel à l'infini.
