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Physique | Dessins et plans | Énergie potentielle | Énergie cinétique | Énergie | Photographie | Énergie mécanique | Énergie mécanique -- Transmission | Nuages | Parcs d'attractions | Arlington (Va.) | Pendule | Tornades | Météorologie | Orages | Cumulonimbus | Parcs à thèmes | Grêle | Masse gravitationnelle | Démolition | ...
Boule de démolition. Source : http://data.abuledu.org/URI/50cb1d31-boule-de-demolition

Boule de démolition

Boule de démolition : diagramme pour le calcul de l'énergie potentielle de gravité. L'énergie potentielle gravitationnelle est, comme toutes les formes d'énergies potentielles, définie à une constante additive arbitraire près. Néanmoins, il est d'usage de fixer la valeur de la constante en prenant la valeur de l'énergie potentielle nulle lorsque la masse est infiniment éloignée du centre de gravité du champ auquel elle est soumise. Dans ce cas-là, l'énergie potentielle gravitationnelle est négative. Cela signifie qu'il faut fournir un travail positif (c'est-à-dire dépenser de l'énergie) pour extraire une masse d'un champ gravitationnel. Ceci est une conséquence directe du fait que, dans la nature, les masses sont des quantités positives, qui s'attirent toujours. Ainsi, éloigner une masse d'une distribution arbitraire de masses nécessite de dépenser de l'énergie pour s'opposer à la force attractive entre les différentes masses. Source : Bac pro Bâtiment-métal-alu-verre-matériaux de synthèse en 2006, épreuve Mathématiques et sciences physiques. Copié d'un sujet d'examen national français, considéré dans le domaine public par la jurisprudence (Tribunal de grande instance de Paris, 9 novembre 1988, et Cour d’appel de Paris, 13 juin 1991).

Chute libre : trois formes successives d'énergie. Source : http://data.abuledu.org/URI/50cb2352-chute-libre-trois-formes-successives-d-energie

Chute libre : trois formes successives d'énergie

Dans la chute, de l'énergie potentielle devient de l'énergie cinétique. On peut utiliser le principe de conservation de l'énergie mécanique d'un système dans le cas d'une balle élevée à une certaine hauteur du sol. Initialement, elle possède de l'énergie potentielle gravitationnelle. En tombant, accélérée par la force gravitationnelle (une force conservative), son énergie potentielle devient graduellement de l'énergie cinétique. Juste au moment de toucher le sol, la différence d'énergie potentielle gravitationnelle, entre sa position initiale et celle qu'elle occupe, est devenue de l'énergie cinétique. Dans cet exemple, pour considérer que l'énergie est entièrement conservée, il faut négliger la résistance de l'air.

Conservation de l'énergie. Source : http://data.abuledu.org/URI/50cb21ba-conservation-de-l-energie

Conservation de l'énergie

Conservation de l'énergie : à tout moment, la somme de l'énergie potentielle élastique et de l'énergie cinétique est une constante. La conservation de l'énergie est un principe physique selon lequel dans un référentiel inertiel, l'énergie totale d'un système isolé est invariante au cours du temps. Mathématiquement, la variation instantanée d'énergie est nulle. frac{dE}{dt} = 0. En mécanique newtonienne, c'est aussi vrai pour un système influencé par une force conservative. Dans les systèmes simples de la mécanique newtonienne, la somme des énergies cinétiques, K, et des énergies potentielles, U, est une constante. Elle demeure inchangée sous l'action de forces conservatives uniquement.

Cumulonimbus associé à un orage supercellulaire. Source : http://data.abuledu.org/URI/523407fb-cumulonimbus-associe-a-un-orage-supercellulaire

Cumulonimbus associé à un orage supercellulaire

Cumulonimbus associé à un orage supercellulaire, en fin d'après-midi le 3 Avril 2004. L’orage supercellulaire est un type particulier d'orage qui est associé avec des phénomènes violents comme les tornades et la grosse grêle. Il se caractérise par une énergie potentielle de convection disponible élevée (plus de 1 500 J/kg), par un courant ascendant permettant une très large extension verticale (jusqu'à plus de 15 km) et par un changement des vents avec l'altitude dont la direction tourne. Le tout amène un renforcement du mouvement vertical sous le courant ascendant et l'effet de la synchronisation entre le front de rafales descendantes et le courant ascendant est perceptible. Plus l'énergie potentielle de convection disponible sera importante, plus le sommet du nuage d'orage sera élevé et plus intenses seront les phénomènes. Des valeurs extrêmes d'énergie potentielle de convection disponible de 6 000 J/kg ont été mesurées lors des tornades de l'Oklahoma du 3 mai 1999 qui ravagèrent la banlieue sud d'Oklahoma City. En règle générale, les orages supercellulaires se trouvent dans le secteur chaud d'un système dépressionnaire et se déplacent généralement en direction du nord-est, avec le front froid associé à la perturbation.

Les 5 Piliers de la 3ème Révolution industrielle selon J. Rifkin. Source : http://data.abuledu.org/URI/50cb2cd4-les-5-piliers-de-la-3eme-revolution-industrielle-selon-j-rifkin

Les 5 Piliers de la 3ème Révolution industrielle selon J. Rifkin

Les 5 piliers nécessaires à la troisième révolution industrielle telle que présentée dans le projet de Jeremy Rifkin. Pour lui ces 5 piliers sont également indispensables et doivent être mis en œuvre ensemble. Un défaillance ou un retard de l'un des piliers empêcherait le développement des autres. L’expression « troisième révolution industrielle » (TRI), popularisée par Jeremy Rifkin désigne une nouvelle révolution industrielle et économique, peut-être déjà entamée. Elle est fondée sur une production d'énergie non plus « centralisée », mais « distribuée », l'énergie circulant dans le réseau de manière « intelligente », un peu comme l'information circule dans l'Internet. Des prospectivistes tels que J. Rifkin la jugent nécessaire et urgente pour notamment répondre à la diminution de la production de pétrole et pour une transition vers un développement plus soutenable nécessitant une « économie décarbonée » (produisant moins de gaz à effet de serre). L'enjeu est aussi la survie des écosystèmes et donc de l'humanité qui en dépend et Rifkin ne voit pas de « Plan B ». Elle a été récemment rendue possible par les progrès des Nouvelles technologies de l'information et de la communication (NTIC) mais reste à mettre en œuvre. En 2007, le Parlement européen a officiellement adopté cette vision. Ces 5 piliers sont : 1) La transition d'un régime d'énergies carbonées ou nucléaire vers les énergies renouvelables. 2) Reconfigurer les infrastructures et bâtiments (180 millions de bâtiments rien qu'en Europe) en mini-centrales électriques collectant in situ des énergies renouvelables ; au profit d’une production décentralisée d’énergies, proche des endroits où on en a besoin. 3) « installer dans chaque bâtiment et dans toute infrastructure de la société des technologies de l'hydrogène et d'autres moyens de stockage pour conserver l'énergie renouvelable intermittente et garantir la satisfaction de la demande par une offre fiable et continue d'électricité verte ». 4) le développement de "Smart grids" et "intergrids" grâce à une technologie inspirée d’Internet connectant les réseaux énergétiques et électriques (devenus bi-directionnels) en un réseau unique et intelligent. Le réseau électrique sera son propre réseau informationnel. Ceci implique que toutes les mini-centrales de productions d'énergie soient équipés d'un module électronique dans un esprit d'interopérabilité. 5) la transition des flottes de transport vers des véhicules hybrides ou à pile à combustible, pour tous les véhicules motorisés, chaque véhicule pouvant acheter et vendre de l'électricité en se connectant au réseau Smart grid. Ce réseau est continental et marin (hydrogène ou électricité produits par les éoliennes offshore eténergies marines. Il est ouvert et interactif ; chaque batterie ou réservoir d’hydrogène de véhicule ou navire y joue aussi potentiellement : 1) un rôle de réservoir « tampon » du réseau, et 2) un rôle de transporteur d'énergie. Tout véhicule connectable peut - selon les moments - prélever de l'énergie dans le réseau, ou lui en fournir (à partir de ses réserves inutilisées et/ou à partir de modules photovoltaïques.

Montagnes russes. Source : http://data.abuledu.org/URI/5248768b-montagnes-russes

Montagnes russes

Les montagnes russes de "Six Flags over Texas", parc à thème d'Arlington. Le nom fait référence aux six pays qui ont gouverné le Texas : Espagne, France, Mexico, République du Texas, U. S. A. et Confédération des États d'Amérique. Les véhicules des montagnes russes atteignent leur maximum d'énergie cinétique au bas de leur parcours. Lorsqu'ils commencent à monter, l'énergie cinétique est transformée en énergie potentielle. La somme des énergies cinétique et potentielle du système reste constante, si on néglige les pertes (relativement faibles) dues aux frottements.

Puits de potentiel pour le pendule simple. Source : http://data.abuledu.org/URI/50cb2538-puits-de-potentiel-pour-le-pendule-simple

Puits de potentiel pour le pendule simple

Le calcul de l'énergie potentielle puis l'utilisation de l'expression de l'énergie mécanique peut permettre la détermination de l'équation du mouvement du système. Cette méthode est souvent plus judicieuse que l'utilisation du principe fondamental de la dynamique. Méthode énergétique pour la résolution du mouvement du pendule simple : Le système est en équilibre quand son énergie potentielle admet des minimums et des maximums locaux. On peut alors différencier les positions d'équilibre stables et instables selon que l'énergie potentielle est (respectivement) minimale ou maximale. On peut aussi soulever la notion de puits d'énergie potentielle lorsque le graphe de l'énergie potentielle en fonction du paramètre décrivant le mouvement admet un puits. Si le système n'a pas assez d'énergie mécanique pour sortir du puits, il est contraint à rester entre deux positions et peut éventuellement osciller.