Imaginez un ballon de basket. Un ballon de basket ordinaire, de tous les jours, parfaitement immobile sur un terrain vide. Imaginez maintenant un joueur – allons-y avec Diana Taurasi de Phoenix Mercury de la WNBA. Elle déambule jusqu’au milieu du terrain, ses chaussures grincent sur les planches de bois dur. Puis Taurasi se penche, attrape le ballon, se relève et le soulève au-dessus de sa tête.
Vous venez de voir une augmentation des balles énergie potentielle.
Pour mémoire, ce n’est qu’un des nombreux types d’énergie que nous rencontrons quotidiennement. Il y a aussi l’énergie cinétique, l’énergie électrique, l’énergie thermique, etc.
Cela soulève une question fondamentale. Scientifique quoi est Énergie? Que signifie ce mot dans le contexte de la physique, de la chimie, de l’ingénierie et des matières STEM connexes ?
Voici la définition que vous êtes le plus susceptible d’entendre dans vos cours de niveau avancé ou de trouver dans un manuel :
« énergie est la capacité de travailler.”
En soi, cette phrase peut sembler un peu vague et pas particulièrement utile. Mais ne vous inquiétez pas, nous sommes là pour vous aider à déballer.
travail, définition
Eh bien, quand les manuels disent que l’énergie est « la capacité de faire un travail », ils ne parlent pas seulement des occupations de 9 h à 17 h. En un mot est la signification scientifique du mot « travail ». le processus de déplacement d’un objet en lui appliquant une force.
« Chaque fois qu’une force est appliquée à un objet qui provoque le déplacement de l’objet, le travail est effectué par la force », selon l’Université de Boston.
L’énergie se divise en deux catégories de base : énergie cinétique et énergie potentielle.
KE va à Hollywood
L’énergie cinétique est parfois décrite comme « l’énergie cinétique ». Possédant ce genre d’énergie, un objet doit être en mouvement.
Vous souvenez-vous de l’astéroïde texan qui s’est précipité vers la Terre dans le blockbuster Armageddon de Michael Bay en 1998 ? Dans la vraie vie, cette chose aurait eu une énergie cinétique sérieuse. Tout comme les voitures qui accélèrent, les pommes qui tombent et d’autres objets en mouvement.
Prenez un crayon, car nous sommes sur le point de vous lancer une équation :
KE = (1/2)mxv2
Traduction : L’énergie cinétique d’un objet (« KE ») est égale à la moitié de sa masse (« m ») multipliée par sa vitesse au carré (« v2« ).
Il est temps de décomposer cela avec un exemple. Quelle est l’énergie cinétique d’un cheval de 400 kilogrammes (ou 882 livres) galopant à une vitesse de 7 mètres par seconde (23 pieds par seconde) ?
En termes numériques, le problème ressemble à ceci :
KE = (1/2) 400 x 72
Branchez les chiffres et vous constaterez que l’énergie cinétique de notre noble destrier équivaut à 9800 joules. Joule (abrégé en « J ») est une unité de mesure utilisée par les scientifiques pour quantifier l’énergie ou le travail.
Tellement de potentiel
Si l’énergie cinétique est « l’énergie du mouvement », alors l’énergie potentielle est « l’énergie de la position ».
Revenons à Diana Taurasi. Que pensez-vous qu’il se passera une fois qu’elle lâchera cette balle, celle que nous avons dit qu’elle avait ramassée haut du sol ?
Bien sûr, il tombera et heurtera le plancher de bois franc. Tout cela à cause d’une petite chose appelée gravité. (Pour garder les choses simples ici, supposons que la star de la WNBA ne pousse pas ou ne lance pas activement le ballon.) Et comme nous le savons maintenant, l’objet en mouvement est affiché. énergie cinétique En descendant.
Mais avant le drop, avant que le ballon ne quitte les mains de Taurasi, il y aura quelques énergie potentielle.
L’énergie potentielle est l’énergie stockée. C’est l’énergie qu’un objet (Taurasis Ball dans ce cas) a grâce à sa position par rapport à d’autres objets, comme un sol solide. Pourquoi appelle-t-on ce phénomène « énergie potentielle » ? Parce qu’il vous présente potentiel qu’une force, comme la gravité, fonctionne.
Ni créé ni détruit
Attention il en existe plusieurs espèces l’énergie potentielle. Celui dont nous avons parlé dans notre exemple de basket-ball s’appelle énergie potentielle de gravité ou simplement « l’énergie gravitationnelle ».
Pour citer le site Web de l’US Energy Information Administration, il s’agit d’un type d’énergie potentielle qui est « stockée à la hauteur d’un objet. Plus l’objet est haut et lourd, plus l’énergie gravitationnelle est stockée ».
En soulevant sa balle du sol, Taurasi a donné à la gravité le potentiel de travailler avec elle. Si elle avait agi comme un globe-trotter de Harlem et porté le ballon au sommet d’une grande échelle de cirque – ou si elle avait soulevé une boule de bowling lourde au lieu d’un ballon de basket léger – il y aurait encore plus d’énergie gravitationnelle potentielle en jeu.
Remarquez que cette énergie ne se dissipe pas seulement lorsque Taurasi lâche le ballon. Dans un système fermé (comme notre univers), l’énergie ne peut être ni créée ni détruite. C’est facile transformé.
Alors qu’elle dégringole vers le bois dur, cette balle appartient énergie potentielle de gravité diminuera à l’approche du fond. Et lorsqu’elle touche le sol, la balle (fonctionnellement) n’a aucune énergie potentielle gravitationnelle.
Mais au fur et à mesure que la balle se précipite, perdant de l’énergie gravitationnelle potentielle en cours de route, il y aura une augmentation de celle-ci en même temps énergie cinétique.
saveurs d’énergie
Notre histoire ne s’arrête pas lorsque la balle touche ces carreaux de sol. Une partie de son énergie est convertie en L’énérgie thermique et générer un peu de chaleur.
Oh, et ce joli son « tonnant » que font les ballons de basket lorsqu’ils rebondissent ? C’est aussi un type d’énergie, celle que la plupart des gens appellent Du son.
D’autres types d’énergie comprennent Puissance électrique, énergie mécanique et Energie radiante.
Avant de nous séparer, nous vous laisserons avec quelques définitions de dernière minute.
- L’énérgie thermique: Il s’agit du mouvement interne et de la vibration des atomes et des molécules à l’intérieur d’un objet ou d’une substance. Quand l’énergie thermique circule entre Objets ou substances, nous appelons ce transfert « chaleur ».
- du son: Il s’agit de l’énergie causée par les vibrations, se déplaçant à travers les substances en ondes longitudinales.
- Puissance électrique: Un type d’énergie cinétique, c’est le mouvement des charges électriques qui peut se produire lorsqu’une force est exercée sur les atomes.
- Energie radiante: C’est le type d’énergie obtenue à partir du rayonnement électromagnétique. La lumière entre dans cette catégorie.
- énergie chimique: Mettez ceci sous « énergie potentielle ». C’est l’énergie stockée dans les liaisons qui maintient les atomes ensemble.
- énergie gravitationnelle: Également appelée « énergie potentielle gravitationnelle », il s’agirait de l’énergie potentielle qu’un objet tire de son placement dans un espace soumis à la gravité.
Amusez-vous à calculer !
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