1. ÉNERGIE CINÉTIQUE (Ec)
- Définition : énergie de mouvement
- Formule : Ec = ½ m v²
• m = masse (kg)
• v = vitesse (m/s)
- Propriétés :
• Dépend masse (linéairement)
• Dépend vitesse (quadratiquement : v² !)
• Toujours positive ou nulle
- Exemples :
• Voiture 1000 kg à 20 m/s : Ec = ½(1000)(20²) = 200 000 J
• Doubler vitesse (20→40) quadruple Ec (200 kJ → 800 kJ)
• Piéton 70 kg marche 1,4 m/s : Ec = ½(70)(1,4²) = 68,6 J
2. ÉNERGIE POTENTIELLE DE PESANTEUR (Ep)
- Définition : énergie de position (relative altitude)
- Formule : Ep = m g h
• m = masse (kg)
• g = accélération pesanteur = 9,81 m/s² ≈ 10 m/s²
• h = hauteur (m) [altitude relative à référence]
- Propriétés :
• Dépend altitude h
• Arbitraire niveau zéro (mais variations identiques)
• Toujours positive (si h > 0)
- Exemples :
• Brique 2 kg à 5m : Ep = (2)(10)(5) = 100 J
• Avion 100 000 kg à 10 000m : Ep = (100 000)(10)(10 000) = 10 × 10⁹ J = 10 GJ
3. ÉNERGIE POTENTIELLE ÉLASTIQUE (Ep,élastique)
- Définition : énergie ressort comprimé/étiré
- Formule : Ep,él = ½ k x²
• k = constante ressort (N/m)
• x = déformation (m) [compression ou extension]
- Exemple : ressort k = 100 N/m, comprimé 0,1 m
Ep = ½(100)(0,1²) = 0,5 J
4. ÉNERGIE THERMIQUE
- Définition : énergie interne, mouvement aléatoire molécules
- Lié température : T augmente ↔ Eth augmente
- Formule simpifiée : Eth ∝ m C ΔT
• m = masse
• C = capacité thermique spécifique
• ΔT = variation température
- Exemple : eau 1000 g de 20°C à 100°C
• C eau = 4 180 J/(kg·K)
• ΔT = 80 K
• Eth = (1)(4 180)(80) = 334 400 J = 334 kJ
5. ÉNERGIE CHIMIQUE
- Définition : énergie stockée liaisons chimiques
- Libérée combustion, réactions
- Exemples :
• Essence : ~46 MJ/kg (pourquoi carburant)
• Sucre glucose : 2 870 kJ/mol
• Protéines : ~17 kJ/g
6. ÉNERGIE NUCLÉAIRE
- Définition : énergie liaison nucleons noyau
- Libérée fission (noyau lourd ↓) ou fusion (légers ↑)
- Énorme : 1 kg uranium = 82 TJ (vs essence 46 MJ/kg)
- Équivalence masse-énergie : E = mc²
7. ÉNERGIE RAYONNEMENT
- Photons : E = h f (h = Planck, f = fréquence)
- Lumière, infra-rouge, rayons X, etc.