Un type d'énergie dans un autre. §2.6 Énergie cinétique

Le mot « énergie » est traduit du grec par « action ». Nous appelons une personne énergique qui bouge activement, tout en effectuant de nombreuses actions différentes.

L'énergie en physique

Et si dans la vie nous pouvons évaluer l’énergie d’une personne principalement en fonction des conséquences de ses activités, alors en physique, l’énergie peut être mesurée et étudiée de plusieurs manières. de diverses manières. Votre joyeux ami ou voisin refusera très probablement de répéter la même action trente à cinquante fois lorsqu'il vous viendra soudainement à l'esprit d'enquêter sur le phénomène de son énergie.

Mais en physique, vous pouvez répéter presque n’importe quelle expérience autant de fois que vous le souhaitez, en effectuant les recherches dont vous avez besoin. Il en va de même pour l’étude de l’énergie. Les chercheurs scientifiques ont étudié et étiqueté de nombreux types d’énergie en physique. Il s'agit de l'énergie électrique, magnétique, atomique, etc. Mais maintenant nous allons parler de énergie mécanique. Et plus précisément sur l'énergie cinétique et potentielle.

Énergie cinétique et potentielle

La mécanique étudie le mouvement et l'interaction des corps entre eux. Il est donc d'usage de distinguer deux types d'énergie mécanique : l'énergie due au mouvement des corps, ou énergie cinétique, et l'énergie due à l'interaction des corps, ou énergie potentielle.

En physique, il y a règle générale, reliant l’énergie et le travail. Pour trouver l'énergie d'un corps, il est nécessaire de trouver le travail nécessaire pour transférer le corps à un état donné à partir de zéro, c'est-à-dire un état dans lequel son énergie est nulle.

Énergie potentielle

En physique, l'énergie potentielle est l'énergie déterminée par la position relative des corps en interaction ou des parties d'un même corps. Autrement dit, si un corps est élevé au-dessus du sol, il a alors la capacité d’effectuer un certain travail en tombant.

Et la valeur possible de ce travail sera égale à l'énergie potentielle du corps à la hauteur h. Pour l'énergie potentielle, la formule est déterminée selon le schéma suivant :

A=Fs=Ft*h=mgh, ou Ep=mgh,

où Ep énergie potentielle des corps,
m poids corporel,
h est la hauteur du corps au-dessus du sol,
g accélération de la chute libre.

De plus, n'importe quelle position qui nous convient peut être prise comme position zéro du corps, en fonction des conditions des expériences et des mesures effectuées, et pas seulement de la surface de la Terre. Cela peut être la surface du sol, de la table, etc.

Énergie cinétique

Dans le cas où un corps se déplace sous l'influence d'une force, non seulement il le peut, mais il effectue également un certain travail. En physique, l'énergie cinétique est l'énergie que possède un corps en raison de son mouvement. Lorsqu’un corps bouge, il dépense de l’énergie et travaille. Pour l'énergie cinétique, la formule est calculée comme suit :

A = Fs = mas = m * v / t * vt / 2 = (mv^2) / 2, ou Eк = (mv^2) / 2,

où Ek est l'énergie cinétique du corps,
m poids corporel,
v vitesse du corps.

D'après la formule, il ressort clairement que plus la masse et la vitesse d'un corps sont grandes, plus son énergie cinétique est élevée.

Chaque corps possède de l'énergie cinétique ou potentielle, ou les deux à la fois, comme par exemple un avion qui vole.

L'énergie est une quantité scalaire. L'unité SI d'énergie est le Joule.

Énergie cinétique et potentielle

Il existe deux types d'énergie : cinétique et potentielle.

DÉFINITION

Énergie cinétique - c'est l'énergie que possède un corps du fait de son mouvement :

DÉFINITION

Énergie potentielle est une énergie déterminée par la position relative des corps, ainsi que par la nature des forces d'interaction entre ces corps.

L'énergie potentielle dans le champ gravitationnel de la Terre est l'énergie due à l'interaction gravitationnelle d'un corps avec la Terre. Il est déterminé par la position du corps par rapport à la Terre et est égal au travail de déplacement du corps d'une position donnée jusqu'au niveau zéro :

L'énergie potentielle est l'énergie générée par l'interaction des parties du corps les unes avec les autres. Il est égal au travail des forces extérieures en traction (compression) d'un ressort non déformé par la quantité :

Un corps peut posséder simultanément de l’énergie cinétique et potentielle.

L'énergie mécanique totale d'un corps ou d'un système de corps est égale à la somme des énergies cinétiques et potentielles du corps (système de corps) :

Loi de conservation de l'énergie

Pour un système fermé de corps, la loi de conservation de l'énergie est valable :

Dans le cas où un corps (ou un système de corps) est soumis à l'action de forces extérieures, par exemple, la loi de conservation de l'énergie mécanique n'est pas satisfaite. Dans ce cas, la variation de l'énergie mécanique totale du corps (système de corps) est égale aux forces extérieures :

La loi de conservation de l'énergie permet d'établir un lien quantitatif entre diverses formes de mouvement de la matière. Tout comme , cela vaut non seulement pour, mais aussi pour tous les phénomènes naturels. La loi de conservation de l’énergie dit que l’énergie dans la nature ne peut être détruite, tout comme elle ne peut être créée à partir de rien.

Dans sa forme la plus générale, la loi de conservation de l'énergie peut être formulée comme suit :

• L'énergie dans la nature ne disparaît pas et n'est pas recréée, mais se transforme seulement d'un type à un autre.

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

EXEMPLE 2

Cours 2. Types d'énergie. Réception, conversion et utilisation de l'énergie

THÈME 2. TYPES D'ÉNERGIE. RECEVOIR, CONVERTIR ET UTILISER L'ÉNERGIE

Notions de base :

énergie; énergie cinétique et potentielle; types d'énergie; énergie; système énergétique; système d'alimentation électrique ; les consommateurs d'énergie ; énergie traditionnelle et non traditionnelle; tableaux de chargement ; consommation d'énergie par habitant ; l'intensité énergétique de l'économie; indicateur du niveau de production énergétique et économique.

L'énergie est la base universelle des phénomènes naturels, la base de la culture et de toute activité humaine. En même temps sous énergie(grec - action, activité) fait référence à une évaluation quantitative diverses formes mouvements de matière qui peuvent se transformer les uns en les autres.

Selon les concepts des sciences physiques, l’énergie est la capacité d’un corps ou d’un système de corps à effectuer un travail. Il existe différentes classifications de types et de formes d'énergie. Un homme dans son la vie quotidienne on le retrouve le plus souvent avec les types d'énergie suivants : mécanique, électrique, électromagnétique, thermique, chimique, atomique (intranucléaire). Les trois derniers types font référence à la forme interne de l’énergie, c’est-à-dire sont causés par l’énergie potentielle d’interaction des particules qui composent le corps, ou par l’énergie cinétique de leur mouvement aléatoire.

Si l'énergie est le résultat d'un changement dans l'état de mouvement de points ou de corps matériels, alors on l'appelle cinétique ; elle comprend l'énergie mécanique du mouvement des corps, l'énergie thermique due au mouvement des molécules.

Si l'énergie est le résultat d'un changement dans la disposition relative des parties d'un système donné ou dans sa position par rapport à d'autres corps, alors on l'appelle potentiel ; elle comprend l'énergie des masses attirées par la loi de la gravitation universelle, l'énergie de position de particules homogènes, par exemple, l'énergie d'un corps élastique déformé, l'énergie chimique.

L'énergie en sciences naturelles, selon sa nature, est divisée en types suivants.

Énergie mécanique - se manifeste lors de l'interaction et du mouvement de corps individuels ou de particules.

Elle comprend l'énergie de mouvement ou de rotation d'un corps, l'énergie de déformation lors de la flexion, de l'étirement, de la torsion et de la compression des corps élastiques (ressorts). Cette énergie est la plus largement utilisée dans diverses machines - de transport et technologiques.

Énergie thermique– l’énergie du mouvement désordonné (chaotique) et de l’interaction des molécules de substances.

Énergie thermique obtenue le plus souvent par combustion différents types combustible, est largement utilisé pour le chauffage, réalisant de nombreux procédés technologiques (chauffage, fusion, séchage, évaporation, distillation, etc.).

Énergie électrique – énergie des électrons se déplaçant le long d’un circuit électrique (courant électrique).

L'énergie électrique est utilisée pour obtenir de l'énergie mécanique à l'aide de moteurs électriques et réaliser des processus mécaniques de traitement des matériaux : concassage, broyage, mélange ; pour effectuer des réactions électrochimiques; obtenir de l'énergie thermique dans des appareils de chauffage et des fours électriques ; pour le traitement direct des matériaux (usinage par électroérosion).

Énergie chimique – Il s'agit de l'énergie « stockée » dans les atomes des substances, qui est libérée ou absorbée lors de réactions chimiques entre substances.

L'énergie chimique est soit libérée sous forme de chaleur lors de réactions exothermiques (par exemple, la combustion d'un carburant), soit convertie en énergie électrique dans des cellules et des batteries galvaniques. Ces sources d'énergie se caractérisent par un rendement élevé (jusqu'à 98 %), mais une faible capacité.

Énergie magnétique– l’énergie des aimants permanents, qui disposent d’une grande réserve d’énergie, mais « la donnent » à contrecœur. Cependant, le courant électrique crée autour de lui des champs magnétiques étendus et puissants, c’est pourquoi les gens parlent le plus souvent d’énergie électromagnétique.

Les énergies électriques et magnétiques sont étroitement liées les unes aux autres, chacune d’elles peut être considérée comme l’envers de l’autre.

Énergie électromagnétique– est l’énergie des ondes électromagnétiques, c’est-à-dire champs électriques et magnétiques en mouvement. Cela comprend la lumière visible, l’infrarouge, l’ultraviolet, les rayons X et les ondes radio.

Ainsi, l’énergie électromagnétique est une énergie de rayonnement. Le rayonnement transporte de l'énergie sous forme d'énergie d'onde électromagnétique. Lorsque le rayonnement est absorbé, son énergie est convertie sous d’autres formes, le plus souvent en chaleur.

Énergie nucléaire– l'énergie localisée dans les noyaux des atomes de substances dites radioactives. Il est libéré lors de la fission de noyaux lourds (réaction nucléaire) ou de la fusion de noyaux légers (réaction thermonucléaire).

Il existe également un nom ancien pour ce type d'énergie - l'énergie atomique, mais ce nom ne reflète pas fidèlement l'essence des phénomènes conduisant à la libération de quantités colossales d'énergie, le plus souvent sous forme thermique et mécanique.

Énergie gravitationnelle- l'énergie provoquée par l'interaction (gravité) de corps massifs, elle est particulièrement perceptible dans l'espace. Dans des conditions terrestres, il s’agit par exemple de l’énergie « emmagasinée » par un corps élevé à une certaine hauteur au-dessus de la surface de la Terre – l’énergie de gravité.

Ainsi, Selon le niveau de manifestation, on peut distinguer l'énergie du macrocosme - gravitationnelle, l'énergie d'interaction des corps - mécanique, l'énergie des interactions moléculaires - thermique, l'énergie des interactions atomiques - chimique, l'énergie du rayonnement - électromagnétique, l'énergie contenue dans les noyaux des atomes - nucléaire.

La science moderne n'exclut pas l'existence d'autres types d'énergie, qui n'ont pas encore été enregistrés, mais ne violent pas l'image scientifique naturelle unifiée du monde et le concept d'énergie.

Le Système international d'unités (SI) utilise 1 Joule (J) comme unité d'énergie. 1 J équivalent
1 newton mètre (Nm). Si les calculs concernent la chaleur, l'énergie biologique et de nombreux autres types d'énergie, alors une unité non systémique est utilisée comme unité d'énergie - calorie (cal) ou kilocalorie (kcal), 1cal = 4,18 J. Pour mesurer l'énergie électrique, un une unité telle que le Watt est utilisée par heure (Wh, kWh, MWh), 1 Wh=3,6 MJ. Pour mesurer l'énergie mécanique, utilisez la valeur 1 kg m = 9,8 J.

Énergie directement extraite de la nature(énergie du carburant, de l'eau, du vent, énergie thermique Terre, nucléaire), et qui peut être transformé en énergie électrique, thermique, mécanique, chimique est appelé primaire. Conformément à la classification des ressources énergétiques basée sur l'épuisabilité, l'énergie primaire peut également être classée. Sur la fig. La figure 2.1 présente un système de classification de l'énergie primaire.

Riz. 2.1. Classification de l'énergie primaire

Lors de la classification de l'énergie primaire, ils distinguent traditionnel Et non traditionnel types d'énergie. Les types d’énergie traditionnels comprennent ceux qui sont largement utilisés par les humains depuis de nombreuses années. À types non traditionnels l'énergie comprend les types qui ont commencé à être utilisés relativement récemment.

Les types traditionnels d'énergie primaire comprennent : les combustibles organiques (charbon, pétrole, etc.), l'hydroélectricité fluviale et les combustibles nucléaires (uranium, thorium, etc.).

L'énergie reçue par une personne après la conversion de l'énergie primaire dans des installations spéciales - stations, dit secondaire (énergie électrique, énergie vapeur, eau chaude, etc.).

Avantages de l'énergie électrique. L’énergie électrique est le type d’énergie le plus pratique et peut à juste titre être considérée comme la base de la civilisation moderne. La grande majorité des moyens techniques de mécanisation et d'automatisation processus de production(équipements, appareils informatiques), le remplacement du travail humain par le travail machine dans la vie quotidienne a une base électrique.

Un peu plus de la moitié de l'énergie consommée est utilisée sous forme de chaleur pour les besoins techniques, le chauffage, la cuisson, la partie restante est utilisée sous forme d'énergie mécanique, principalement dans les installations de transport, et d'énergie électrique. De plus, la part de l’énergie électrique augmente chaque année
(Fig. 2.2).

Énergie électrique– un type d’énergie plus universel. Il a trouvé une large application dans la vie quotidienne et dans tous les secteurs de l'économie nationale. Il existe plus de quatre cents types d'appareils électroménagers : réfrigérateurs, machines à laver, climatiseurs, ventilateurs, téléviseurs, magnétophones, appareils d'éclairage, etc. Il est impossible d’imaginer une industrie sans énergie électrique. En agriculture, l'usage de l'électricité ne cesse de croître : alimentation et abreuvement des animaux, soins, chauffage et ventilation, incubateurs, aérothermes, séchoirs, etc.

Électrification- la base du progrès technique dans n'importe quel secteur de l'économie nationale. Il vous permet de remplacer les ressources énergétiques inconfortables par un type d'énergie universel - l'énergie électrique, qui peut être transmise à n'importe quelle distance, convertie en d'autres types d'énergie, par exemple mécanique ou thermique, et divisée entre les consommateurs. Électricité – une énergie très pratique à utiliser et économique.

Riz. 2.2. Dynamique de la consommation d'énergie électrique

L'énergie électrique possède des propriétés qui la rendent indispensable dans la mécanisation et l'automatisation de la production et dans la vie humaine quotidienne :

1. L’énergie électrique est universelle ; elle peut être utilisée à diverses fins. Il est notamment très facile de se transformer en chaleur. Cela se fait, par exemple, dans les sources lumineuses électriques (ampoules à incandescence), dans les fours technologiques utilisés en métallurgie, dans divers appareils de chauffage et de chauffage. La conversion de l’énergie électrique en énergie mécanique est utilisée dans les entraînements de moteurs électriques.

2. Lorsque l’énergie électrique est consommée, elle peut être écrasée à l’infini. Ainsi, la puissance des machines électriques varie en fonction de leur objectif : depuis des fractions de watt dans les micromoteurs utilisés dans de nombreuses branches technologiques et dans les produits ménagers, jusqu'à des valeurs énormes dépassant le million de kilowatts dans les générateurs de centrales électriques.

3. Dans le processus de production et de transmission de l'énergie électrique, il est possible de concentrer sa puissance, d'augmenter la tension et de transmettre par des fils sur de courtes et longues distances toute quantité d'énergie électrique de la centrale électrique où elle est générée à tous ses consommateurs.

>>Physique 10e >>Physique : L'énergie cinétique et son évolution

Énergie cinétique

L'énergie cinétique est l'énergie dont dispose un corps en raison de son mouvement.

Si nous parlons dans un langage simple, alors le concept d'énergie cinétique ne devrait signifier que l'énergie dont dispose un corps lorsqu'il se déplace. Si le corps est au repos, c'est-à-dire ne bouge pas du tout, alors l'énergie cinétique sera nulle.

L'énergie cinétique est égale au travail qu'elle doit déployer pour amener un corps d'un état de repos à un état de mouvement à une certaine vitesse.

L’énergie cinétique est donc la différence entre l’énergie totale du système et son énergie au repos. En d’autres termes, l’énergie cinétique fera partie de l’énergie totale due au mouvement.

Essayons de comprendre le concept d'énergie cinétique d'un corps. Par exemple, prenons le mouvement d'une rondelle sur la glace et essayons de comprendre la relation entre la quantité d'énergie cinétique et le travail qui doit être effectué pour sortir la rondelle de son repos et la mettre en mouvement à une certaine vitesse.

Exemple

Un joueur de hockey jouant sur la glace, frappant la rondelle avec son bâton, lui transmet vitesse et énergie cinétique. Immédiatement après avoir été frappée avec le bâton, la rondelle commence à se déplacer très rapidement, mais progressivement sa vitesse ralentit et finalement elle s'arrête complètement. Cela signifie que la diminution de la vitesse était le résultat de la force de friction se produisant entre la surface et la rondelle. Alors la force de frottement sera dirigée contre le mouvement et les actions de cette force s’accompagnent de mouvement. Le corps utilise l’énergie mécanique disponible, effectuant un travail contre la force de friction.

À partir de cet exemple, nous voyons que l’énergie cinétique sera l’énergie qu’un corps reçoit du fait de son mouvement.

Par conséquent, l'énergie cinétique d'un corps ayant une certaine masse se déplacera à une vitesse égale au travail que doit effectuer la force appliquée au corps au repos pour lui communiquer cette vitesse :

L'énergie cinétique est l'énergie d'un corps en mouvement, qui est égale au produit de la masse du corps par le carré de sa vitesse, divisé par deux.

Propriétés de l'énergie cinétique

Les propriétés de l'énergie cinétique comprennent : l'additivité, l'invariance par rapport à la rotation du référentiel et la conservation.

Une propriété telle que l'additivité est l'énergie cinétique d'un système mécanique, qui est composé de points matériels et sera égale à la somme des énergies cinétiques de tous les points matériels inclus dans ce système.

La propriété d'invariance par rapport à la rotation du repère fait que l'énergie cinétique ne dépend pas de la position du point et de la direction de sa vitesse. Sa dépendance s'étend uniquement du module ou du carré de sa vitesse.

La propriété de conservation signifie que l’énergie cinétique ne change pas du tout lors d’interactions qui modifient uniquement les caractéristiques mécaniques du système.

Cette propriété est inchangée par rapport aux transformations galiléennes. Les propriétés de conservation de l'énergie cinétique et la deuxième loi de Newton seront tout à fait suffisantes pour dériver une formule mathématique de l'énergie cinétique.

Relation entre l'énergie cinétique et interne

Mais il existe un dilemme aussi intéressant que le fait que l'énergie cinétique peut dépendre du point de vue sous lequel ce système est considéré. Si, par exemple, nous prenons un objet qui ne peut être observé qu'au microscope, alors dans son ensemble, ce corps est immobile, bien que l'énergie interne existe également. Dans de telles conditions, l'énergie cinétique n'apparaît que lorsque ce corps se déplace comme un tout.

Le même corps, vu au niveau microscopique, possède une énergie interne due au mouvement des atomes et des molécules qui le composent. Et la température absolue d'un tel corps sera proportionnelle à l'énergie cinétique moyenne d'un tel mouvement d'atomes et de molécules.

Un autre concept physique fondamental est étroitement lié au concept de travail : le concept d’énergie. Puisque la mécanique étudie, d'une part, le mouvement des corps, et d'autre part, l'interaction des corps entre eux, il est d'usage de distinguer deux types d'énergie mécanique : énergie cinétique, provoqué par le mouvement du corps, et énergie potentielle, provoqué par l’interaction d’un corps avec d’autres corps.

Énergie cinétique système mécanique appelée énergieen fonction de la vitesse de déplacement des points de ce système.

Une expression de l’énergie cinétique peut être trouvée en déterminant le travail de la force résultante appliquée à un point matériel. A partir de (2.24), nous écrivons la formule du travail élémentaire de la force résultante :

Parce que
, alors dA = mυdυ.

(2.25)

(2.26)

Pour trouver le travail effectué par la force résultante lorsque la vitesse du corps passe de υ 1 à υ 2, on intègre l'expression (2.29) :

Puisque le travail est une mesure du transfert d’énergie d’un corps à un autre, alors D’après (2.30), nous écrivons que la quantité

il y a de l'énergie cinétique
corps:

(2.27)

d'où au lieu de (1.44) on obtient Le théorème exprimé par la formule (2.30) est habituellement appelé théorème de l'énergie cinétique

. Conformément à cela, le travail des forces agissant sur un corps (ou un système de corps) est égal à la variation de l'énergie cinétique de ce corps (ou système de corps). Du théorème de l'énergie cinétique, il découle : signification physique de l'énergie cinétique L'énergie cinétique d'un corps est égale au travail qu'il est capable d'effectuer en réduisant sa vitesse à zéro. Plus la « réserve » d’énergie cinétique d’un corps est grande, plus excellent travail

il est capable d'accomplir.

(2.28)

L'énergie cinétique d'un système est égale à la somme des énergies cinétiques des points matériels qui composent ce système :

Si le travail de toutes les forces agissant sur le corps est positif, alors l'énergie cinétique du corps augmente ; si le travail est négatif, alors l'énergie cinétique diminue ;

Il est évident que le travail élémentaire de la résultante de toutes les forces appliquées au corps sera égal à la variation élémentaire de l'énergie cinétique du corps :

dA = dEk (2,29)

§2.7 Énergie potentielle

Le deuxième type d’énergie mécanique est énergie potentielle – l'énergie due à l'interaction des corps.

L'énergie potentielle ne caractérise aucune interaction de corps, mais seulement celle qui est décrite par des forces qui ne dépendent pas de la vitesse. La plupart des forces (gravité, élasticité, forces gravitationnelles, etc.) sont ainsi ; la seule exception concerne les forces de frottement. Le travail des forces considérées ne dépend pas de la forme de la trajectoire, mais est déterminé uniquement par ses positions initiale et finale. Le travail effectué par de telles forces sur une trajectoire fermée est nul.

Les forces dont le travail ne dépend pas de la forme de la trajectoire, mais dépend uniquement de la position initiale et finale du point matériel (corps) sont appelées forces potentielles ou conservatrices .

Si un corps interagit avec son environnement par l’intermédiaire de forces potentielles, alors la notion d’énergie potentielle peut être introduite pour caractériser cette interaction.

Potentiel est l'énergie provoquée par l'interaction des corps et en fonction de leur position relative.

Trouvons l'énergie potentielle d'un corps élevé au-dessus du sol. Supposons qu'un corps de masse m se déplace uniformément dans un champ gravitationnel de la position 1 à la position 2 le long d'une surface dont la coupe transversale par le plan du dessin est représentée sur la Fig. 2.8. Cette section est la trajectoire d'un point matériel (corps). S’il n’y a pas de friction, alors trois forces agissent sur la pointe :

1) la force N de la surface est normale à la surface, le travail de cette force est nul ;

2) gravité mg, le travail de cette force A 12 ;

3) force de traction F provenant d'un corps moteur (moteur à combustion interne, moteur électrique, personne, etc.) ; Notons le travail de cette force par A T.

Considérons le travail de la gravité lors du déplacement d'un corps le long d'un plan incliné de longueur ℓ (Fig. 2.9). Comme le montre cette figure, le travail est égal à

A" = mgℓ cosα = mgℓ cos(90° + α) = - mgℓ sinα

Du triangle ВСD nous avons ℓ sinα = h, donc de la dernière formule il résulte :

La trajectoire d'un corps (voir Fig. 2.8) peut être représentée schématiquement par de petites sections d'un plan incliné, donc pour le travail de la gravité sur l'ensemble de la trajectoire 1 -2, l'expression suivante est valable :

A 12 =mg (h 1 -h 2) =-(mg h 2 - mg h 1) (2,30)

Donc, le travail de la gravité ne dépend pas de la trajectoire du corps, mais dépend de la différence de hauteur des points de départ et d'arrivée de la trajectoire.

Taille

e n = mg h (2,31)

appelé énergie potentielle un point matériel (corps) de masse m élevé au-dessus du sol à une hauteur h. Par conséquent, la formule (2.30) peut être réécrite comme suit :

A 12 = =-(En 2 - En 1) ou A 12 = =-ΔEn (2.32)

Le travail de la gravité est égal à la variation de l'énergie potentielle des corps pris de signe opposé, c'est-à-dire la différence entre son énergie finale et initiale.valeurs (théorème de l'énergie potentielle ).

Un raisonnement similaire peut être donné pour un corps déformé élastiquement.

(2.33)

Notez que la différence des énergies potentielles a une signification physique en tant que quantité qui détermine le travail des forces conservatrices. À cet égard, peu importe à quelle position, configuration, énergie potentielle nulle doit être attribuée.

Un corollaire très important peut être obtenu à partir du théorème de l’énergie potentielle : Les forces conservatrices sont toujours dirigées vers une diminution de l’énergie potentielle. Le modèle établi se manifeste dans le fait que tout système livré à lui-même a toujours tendance à évoluer vers un état dans lequel son énergie potentielle a le moins de valeur. C'est principe de l'énergie potentielle minimale .

Si un système dans un état donné n'a pas d'énergie potentielle minimale, alors cet état est appelé énergétiquement défavorable.

Si la balle se trouve au fond d'un bol concave (Fig. 2.10, a), où son énergie potentielle est minime (par rapport à ses valeurs dans les positions voisines), alors son état est plus favorable. L'équilibre de la balle dans ce cas est durable: Si vous déplacez le ballon sur le côté et le relâchez, il reviendra à sa position d'origine.

Par exemple, la position de la balle au sommet d'une surface convexe est énergétiquement défavorable (Fig. 2.10, b). La somme des forces agissant sur la balle est nulle, et donc cette balle sera en équilibre. Cependant, cet équilibre est instable: le moindre choc suffit pour qu'il roule vers le bas et passe ainsi dans un état énergétiquement plus favorable, c'est-à-dire avoir moins

n énergie potentielle.

À indifférentÀ l'équilibre (Fig. 2.10, c), l'énergie potentielle d'un corps est égale à l'énergie potentielle de tous ses états possibles les plus proches.

Sur la figure 2.11, vous pouvez indiquer une région limitée de l'espace (par exemple CD), dans laquelle l'énergie potentielle est inférieure à celle de l'extérieur. Cette zone a été nommée puits potentiel .