Variation d'énergie potentielle négative

[fabio123]

Bonjour/Bonsoir

je révise après pas mal d'années des cours de mécanique du solide et je voulais avoir une précision sur la notion d'énergie potentielle d'une masse m dans un champ gravitationnel crée par une masse M dont on suppose qu'elle est l'origine du référentiel.

D'après le travail de la force de gravité subit sur la masse m par le corps de masse M (, on en déduit l'expression de l'énergie potentielle (Ep = -GmM/r + cste) à une constante près. L'énergie potentielle étant considérée comme nulle à l'infini, on prend la constante égale à 0.

On dit souvent que cette énergie correspond à l'énergie qu'il faut fournir à un objet de masse m depuis l'infini jusqu'à la distance "r" (r_final ci-dessous), ce qui s'exprime selon :



Il y a donc une variation négative de l'énergie potentielle. Si le système est conservatif (c'est-à-dire si l'énergie mécanique est constante), alors il y a une augmentation de l'énergie cinétique, est-ce exact de dire cela ?


Par exemple, un satellite qui est attiré par une planète voit son énergie potentielle diminuer mais son énergie cinétique augmenter au fur et à mesure qu'il se rapproche ?

Ce qui est important il me semble est de ne pas se focaliser sur la valeur négative de l'expression mais plutôt sur sa variation entre un état initial et final, non ?

J'ai plus de facilité à imaginer qu'il faut fournir de l'énergie à un corps de masse m "contre un champ gravitationnel résistant" (je veux dire qu'on fournit une énergie à ce corps m pour s'éloigner du champ gravitationnel crée par le corps de masse M) que d'imaginer fournir de l'énergie à ce même corps depuis l'infini vers une distance r_final proche du corps de masse M, parce que le corps m n'a pas à lutter contre le champ gravitationnel de M, il est "déjà attiré" par le champ de M.

En effet, si je prends cette vision de fournir "l'énergie" contre un champ résistant, alors la variation est :



ce qui exprime un gain d'énergie potentielle comme avec l'exemple simple du corps soumis au champ de pesanteur :



avec

J'essaie simplement de m'attacher à voir la variation de indépendamment de la valeur de la constante au lieu de se bloquer et fixer sur la valeur négative d'une énergie.

Je sais que les 2 situations (depuis l'infini vers r_final OU de r_final vers l'infini) ne font juste que changer le signe de la variation mais j'aurais aimé avoir votre avis sur la vision qui vous semble la plus intuitive d'un point de vue "physique".

Merci par avance pour vos éclaircissements
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[mach3]

Bon alors, attention de ne pas tout confondre.

Si les forces sont conservatives, l'énergie mécanique est constante et on a que des transformations d'énergie cinétique en énergie potentielle et vice versa. Notamment, sur une orbite circulaire, la vitesse (donc l'énergie cinétique) ne varie pas car l'énergie potentielle ne varie pas, et sur une orbite elliptique, la vitesse (donc l'énergie cinétique) augmente de l'apoastre au périastre parce que l'énergie potentielle diminue dans le même temps.

Si les forces sont non conservatives, de l'énergie sera perdue ou gagné sous forme de chaleur ou de travail (non conservatif). Par exemple si j'amène une masse de 1kg du sol (à l'arrêt) jusqu'à une hauteur de 1m (à l'arrêt aussi), il faut que je lui fournisse 10J (et je vais en consommer plus que 10 car l'opération n'a pas un rendement de 100%, l'excédent étant généralement dissipé en chaleur), car le passage du sol à 1m réclame une augmentation d'énergie potentielle de 10J. Inversement, si je laisse tomber cette masse (sans vitesse initiale) d'une hauteur de 1m et qu'elle s'immobilise au sol, elle va fournir 10J (dissipés en chaleur et en déformation).

m@ch3