Énergie potentielle de pesanteur

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L'énergie potentielle de pesanteur est l'énergie que possède un corps du fait de sa position dans un champ de pesanteur.

Comme pour toute énergie, son unité dans le Système international est le joule (J).

Détermination[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Énergie potentielle mécanique.

Cette énergie potentielle est souvent notée «  » ou «  ». Comme toutes les énergies potentielles, elle est définie par sa variation : la variation de l'énergie potentielle de pesanteur pour un déplacement infinitésimal est l'opposé du travail du poids pour ce même déplacement. On a alors la relation suivante :

est la variation d'énergie potentielle, est le travail du poids pour le déplacement infinitésimal , étant le poids de l'objet lui-même (force s'exerçant sur lui du fait de sa masse et de sa position dans un champ de pesanteur).

Le fait que l'énergie potentielle soit déterminée par sa variation fait qu'elle est toujours définie à une constante arbitraire près.

Approximation courante[modifier | modifier le code]

Sur Terre, on considère souvent que la pesanteur est d'intensité à peu près indépendante de l'altitude, dirigée vers le bas (approximativement vers le centre de la Terre), et d'intensité égale à .

Dans ce cas, entre les points d'altitude z0 et z1, la différence d'énergie potentielle vaut[1] : (énergie reçue en se déplaçant du point d'altitude z0 au point d'altitude z1).

Selon le problème, on peut fixer une origine des potentiels arbitraire. Par exemple, si on étudie la chute d'un objet jusqu'au sol d'un laboratoire, on fixe l'origine des potentiels au niveau de ce sol, peu importe l'altitude réelle du laboratoire.

En choisissant le niveau de la mer comme origine des potentiels, alors cette énergie s'exprime par[1] : m est la masse et h l'altitude.

Cas général[modifier | modifier le code]

Article détaillé : pesanteur.

Pour des déplacements impliquant des dénivelés importants, la pesanteur ne peut plus être considérée constante, et il faut tenir compte de ses variations avec l'altitude pour déterminer l'énergie potentielle de pesanteur. Néanmoins, pour ce type de problème il est généralement plus pertinent d'abandonner le concept de pesanteur pour celui de gravitation et donc de déterminer une énergie potentielle gravitationnelle.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b [PDF] Travail et énergie potentielle Cned.fr, consulté en mars 2014

Articles connexes[modifier | modifier le code]