La gravitation
Le Système solaire est constitué d’une étoile, le Soleil, autour de laquelle tournent huit planètes. Le Soleil exerce à distance une attraction sur chacune des planètes. Chaque planète exerce également une attraction sur le Soleil et sur tout objet situé à proximité. La gravitation désigne cette interaction attractive entre deux objets qui ont une masse ; elle dépend de leur distance. La gravitation gouverne tout l’Univers, dans le Système solaire, mais aussi entre les étoiles et entre les galaxies.
Le poids et la masse
Le poids d’un corps résulte de la gravitation au voisinage d’un autre corps, en particulier d’un astre : c’est une action verticale et dirigée vers le bas. Le poids P (exprimé en newtons, N) est proportionnel à la masse m de ce corps (exprimé en kilogrammes, kg). La relation entre poids et masse est :
P = m.g , où g désigne l’intensité de la pesanteur. Sur Terre, g = 10 N/kg, tandis que sur la Lune g = 1,6 N/kg.
Qu’est-ce que l’énergie ?
▶ Force
Quand nous évoquons la notion de force, nous pensons par exemple à un homme très musclé, capable de soulever de lourds haltères. Mais dans ce cas, ce que nous appelons « force » est en fait de la « puissance » ou de l’« énergie ».
Supposons un ballon immobile sur un plan horizontal ; par une poussée de la main, nous le mettons en mouvement. Cette action qui a provoqué le mouvement est appelée « force ».
Une force est ce qui est capable, entre autres, de produire ou de modifier le mouvement d’un corps.
▶ Travail et énergie
Si une force, comme la poussée de la main sur le ballon par exemple, provoque un déplacement, on dit qu’elle effectue un travail.
On dit qu’un système possède de l’énergie lorsqu’il est susceptible de produire du travail.
Quelques formes d’énergie
▶ L’énergie potentielle de pesanteur
Certains corps possèdent de l’énergie de par leur position. Ainsi, par exemple, la roche (dessin ci-dessous) possède de l’énergie car elle peut tomber et provoquer l’écrasement de la maison située au-dessous. Cette énergie est appelée énergie potentielle de pesanteur.
On montre que d’une façon générale, un corps de masse m, située à une altitude h au-dessus du sol possède une énergie potentielle Ep telle que
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Ep = m.g.h |
Ep est exprimée en joules (J), m en kilogrammes (kg) et g (intensité de la pesanteur) en newtons par kilogramme (N/kg).
Cette énergie se manifestera si le corps tombe.
▶ L’énergie cinétique
Une boule en mouvement est capable de renverser des quilles, elle possède donc de l’énergie appelée « énergie cinétique ».
L’énergie cinétique (Ec) est l’énergie que possède un corps en mouvement. Elle dépend de la masse (m) du corps et de sa vitesse (v).
Ec est exprimée en joules (J), m en kilogrammes (kg) et v en mètres par seconde (m/s).
Énergie cinétique et sécurité routière
Une voiture d’une tonne (103 kg) roulant à 45 km/h possède une énergie cinétique que l’on peut calculer :
Cette énergie considérable correspond à l’énergie potentielle que possède un objet d’une tonne suspendu à un peu plus de 7,5 mètres du sol.
Si la voiture heurte un mur, les dégâts occasionnés par cet accident seront les mêmes que si la voiture chutait du troisième étage.
Quelques sources d’énergie
Il existe de très nombreuses sources d’énergie, comme le vent, qui peut faire tourner des moulins ou des éoliennes, ou l’eau courante, qui peut faire tourner les alternateurs des centrales électriques hydrauliques.
Ces sources sont multiples et peuvent être classées en deux catégories : les sources non renouvelables d’origine chimique (le charbon, le pétrole, le gaz naturel) ou nucléaire (l’uranium), et les sources inépuisables (le soleil, le vent, les plantes).
Conservation et transfert de l’énergie
L’énergie peut se transformer. Ainsi, pour accomplir ses diverses tâches, l’homme doit transformer l’énergie dont il dispose en une forme qu’il peut facilement utiliser.
Par exemple, il utilise l’énergie potentielle de l’eau située en haut des chutes, pour la transformer en énergie cinétique capable de faire tourner un alternateur qui la transforme ensuite en énergie électrique. Il réalise alors une « chaîne énergétique » (voir tableau ci-dessous).
La réalité montre cependant que toute l’énergie potentielle n’est pas transformée en énergie électrique ; une partie de celle-ci, notamment au niveau de l’alternateur, se dissipe en chaleur et est transférée à l’air.
Globalement, l’énergie se conserve. Dans un système donné, elle se transforme sous différentes formes à l’intérieur de celui-ci ou se transfère à un autre système.
