Energie potentielle et masse

[invite414c9702]

Bonjour à tous,
je me pose 2 petites questions sur lesquelles j'aimerai avoir votre avis :
- tout d'abord une petite expérience de pensée pour savoir si je comprend correctement le principe d'énergie potentielle (je vais parler d'énergie potentielle de gravitation uniquement ici) ; imaginons que je monte en altitude un objet de masse M depuis la surface de la Terre, et qu'à un certain moment je coupe totalement l'objet du reste de l'Univers (c'est assez ambitieux je le reconnais...) ; est-ce que l'énergie qu'on aura apporté pour amener cet objet à une telle distance du centre de gravitation se retrouvera "dans" l'objet ? ou alors est-ce que parler d'énergie potentielle quand on n'a pas de possibilité de la retransformer en énergie cinétique ou thermique n'a pas de sens ?

- et deuxième petite question : en amenant un objet de masse M à une certaine altitude depuis la Terre, est-ce que d'après E = mc² il est correct de dire que la masse de l'objet sera alors de M+x avec x la masse correspondant à l'énergie potentielle emmagasinée ?

Merci d'avance pour votre aide !
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[triall]

Je ne suis pas un caïd , mais je vais essayer de répondre.
Du fait d'avoir dépensé de l'énergie, il faut bien la retrouver quelque part, une fois monté à une certaine altitude , si l'univers a disparu, on est assez mal !
Je répondrais que l'univers ne peux pas disparaître, il peut se transformer.
Admettons que la masse diparaisse et se transforme en rayonnement (explosion atomique) ben ...je ne sais pas si on peut récupérer notre énergie potentielle , alors ..C'est une sorte d'arnaque !
2ème question, je ne crois pas que l'objet emmagasine la masse avec mc2 , il la gagnerait surement dans la chute avec l 'énergie , peut -être après en avoir perdu un peu en montée .
Si je dois renier ceci devant un bûcher, je renie sans problème...
J'attends d'autres avis ...

[invite414c9702]

à un certain moment je coupe totalement l'objet du reste de l'Univers

Je voudrai juste préciser qu'ici ce que je veux dire est simplement de savoir si l'énergie fournie pour monter l'objet est alors "contenue" par l'objet, en attendant d'être transformée en énergie cinétique ou autre...

[sitalgo]

B'jour,

Rien ne manifeste l'énergie potentielle de gravitation ce cet objet. D'ailleurs il peut en avoir plusieurs, une par rapport à la terre, l'autre par rapport au soleil. C'est le contexte qui décide laquelle prendre.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite21348749873]

Bonjour à tous,
je me pose 2 petites questions sur lesquelles j'aimerai avoir votre avis :
- tout d'abord une petite expérience de pensée pour savoir si je comprend correctement le principe d'énergie potentielle (je vais parler d'énergie potentielle de gravitation uniquement ici) ; imaginons que je monte en altitude un objet de masse M depuis la surface de la Terre, et qu'à un certain moment je coupe totalement l'objet du reste de l'Univers (c'est assez ambitieux je le reconnais...) ; est-ce que l'énergie qu'on aura apporté pour amener cet objet à une telle distance du centre de gravitation se retrouvera "dans" l'objet ? ou alors est-ce que parler d'énergie potentielle quand on n'a pas de possibilité de la retransformer en énergie cinétique ou thermique n'a pas de sens ?

- et deuxième petite question : en amenant un objet de masse M à une certaine altitude depuis la Terre, est-ce que d'après E = mc² il est correct de dire que la masse de l'objet sera alors de M+x avec x la masse correspondant à l'énergie potentielle emmagasinée ?

Merci d'avance pour votre aide !

Bonsoir
Tres bonne question; a mon avis , vous aurez emmagasiné l'énergie potentielle Mgz qui va se retrouver comme excédent de masse dans l'objet (Mgz/c²).
On ne peut parler d'énergie potentielle d'un objet que si , effectivement, cette énergie peut apparaitre sous forme de travail mécanique.

[triall]

Bonsoir
Tres bonne question; a mon avis , vous aurez emmagasiné l'énergie potentielle Mgz qui va se retrouver comme excédent de masse dans l'objet (Mgz/c²).
On ne peut parler d'énergie potentielle d'un objet que si , effectivement, cette énergie peut apparaitre sous forme de travail mécanique.

Je ne crois pas, il me semble que c'est l'inverse.
Prenez l'exemple d'un cycliste, qui gravit une côte , sans parler de sa perte de poids en eau, en graisse..., il sort de l'énergie de lui même , il n'en reçoit pas ;donc cette énergie qu'il donne , il la perd en masse en E/c² ..
Il la récupère plus tard en 1/2mv² et en masse E /c²si le monde est toujours là, et s'il peut dévaler la pente !!!
Il me semble..
Cordialy

[sitalgo]

Prenez l'exemple d'un cycliste, qui gravit une côte , sans parler de sa perte de poids en eau, en graisse..., il sort de l'énergie de lui même , il n'en reçoit pas ;donc cette énergie qu'il donne , il la perd en masse en E/c² ..

Donc celui qui grimpe la côte en moto ne perd pas cette masse. Le cycliste fournit l'énergie qu'il a stockée en mangeant des pâtes. Et Karagluckman précise qu'on amène l'objet, celui-ci ne fournit pas l'énergie.

[triall]

Mouais, finalement, ok , si le cycliste se fait monter par un système de poulies ou autre , il ne dépense rien...Donc pas de perte ni de gain de masse pour l'énergie potentielle !
Malgré tout une perte en masse , pour celui qui a fournit cette énergie....

[invite414c9702]

Tout d'abord merci pour vos réponses, mais il me reste toujours un problème par rapport à là où l'on en est : si effectivement comme je l'ai dit au départ ce n'est pas l'objet (je préfère parler d'objet car quand on parle du vivant il y a toujours des ambiguités du point de vue énergétique) qui fournit l'énergie pour monter, on est d'accord sur le fait qu'il y aura une perte d'énergie (et donc de masse) pour "le système qui a fournit l'énergie".

Vous m'avez alors répondu que dans ce cas, il n'y a avait pas de gain ni de perte de masse pour l'énergie potentielle. Mais je pose la question : sachant que l'énergie, et donc la masse, ne fait que se transformer et ne peut pas apparaître ou disparaître, ou passe la masse qui est perdue par le système ayant permis de monter l'objet, le corps ?

Et puis j'ai aussi continué à réfléchir également au problème, et je me suis demandé quelque chose : y-a-t'il une énergie potentielle de gravitation en relativité ? Car si la réponse est non, l'équivalence masse-énergie ne peut alors pas s'appliquer à notre problème...

[triall]

Bonsoir, mouais, il faudrait comparer cela à l'énergie de liaison et au défaut de masse alors.
Il semble que la somme des masses Terre-objet prises séparément soit plus forte que quand les 2 objets sont liés .
Alors la masse qui est perdue lors de l'énergie fournie ....pour augmenter leur distance respective, devrait ....se retrouver dans le système Terre -objet, par contre en quel pourcentage ?Moit-moit ? C'est pas clair pour moi non plus !
Pour l'énergie potentielle de gravitation en relativité générale? Aucune idée..mais non,normalement ! Puisqu'il n'est pas question de forces en RG .
Cordialy

[sitalgo]

on est d'accord sur le fait qu'il y aura une perte d'énergie (et donc de masse) pour "le système qui a fournit l'énergie".

Pas d'accord sur l'implication. Si l'objet soulevé ne perd pas de masse avec l'augmentation de son énergie potentielle, ce principe s'applique aussi à l'objet moteur. L'objet moteur ne fournit pas une énergie, il la transforme, ça ne concerne pas la matière le constituant. Dans le cas d'une fusée la perte d'énergie est un épuisement des ressources chimiques, la somme de la masse des gaz de combustion + la masse initiale de la fusée reste constant.

[sitalgo]

la somme de la masse des gaz de combustion + la masse initiale de la fusée reste constant.

Me suis mal relu : La somme de la masse des gaz de combustion + la masse de la fusée = masse initiale de la fusée.

[ordage]

Bonjour à tous,
je me pose 2 petites questions sur lesquelles j'aimerai avoir votre avis :
- tout d'abord une petite expérience de pensée pour savoir si je comprend correctement le principe d'énergie potentielle (je vais parler d'énergie potentielle de gravitation uniquement ici) ; imaginons que je monte en altitude un objet de masse M depuis la surface de la Terre, et qu'à un certain moment je coupe totalement l'objet du reste de l'Univers (c'est assez ambitieux je le reconnais...) ; est-ce que l'énergie qu'on aura apporté pour amener cet objet à une telle distance du centre de gravitation se retrouvera "dans" l'objet ? ou alors est-ce que parler d'énergie potentielle quand on n'a pas de possibilité de la retransformer en énergie cinétique ou thermique n'a pas de sens ?

- et deuxième petite question : en amenant un objet de masse M à une certaine altitude depuis la Terre, est-ce que d'après E = mc² il est correct de dire que la masse de l'objet sera alors de M+x avec x la masse correspondant à l'énergie potentielle emmagasinée ?

Merci d'avance pour votre aide !

Salut

Il ne faut pas mélanger masse et énergie!
La masse est un invariant relativiste.

Cela répond aux deux questions.


Cordialement

[invite21348749873]

Salut

Il ne faut pas mélanger masse et énergie!
La masse est un invariant relativiste.

Cela répond aux deux questions.


Cordialement

Bonjour
Peut on dire que deux objets à des altitudes différentes par rapport à un niveau donné, disons celui de le mer, sur une meme verticale, ont la meme masse?

[invite21126052]

L'énergie potentielle n'est là que parce qu'il y a un champ de force (disons une interaction). Le champ de force est un objet abstrait qu'on a introduit, et qui représente en chaque point la force que subirait un objet s'il était placé en ce point. Cette force résulte de l'interaction (en l'occurrence, gravitationnelle) entre l'objet étudié et l'objet à l'origine du champ de force (la Terre).


Certains champs de force ont une caractéristique particulière : on les appelle champs conservatifs. Cela signifie que le travail demandé pour faire passer un objet d'un point à un autre ne dépendra pas du chemin suivi : que la trajectoire du corps soit une ligne droite ou un zig-zag, l'énergie sera la même. La demande énergétique vient "simplement" du fait qu'il y a mouvement d'un corps soumis à une force. Sur une ligne droite, cette dépense énergétique s'exprime par W = F.AB (en tant que produit scalaire).

Il est alors commode d'introduire le concept d'énergie potentielle : on va choisir un point de référence de manière arbitraire, par exemple la surface de la Terre. On décide que l'énergie potentielle de ce point est 0 (ou 42). Ensuite, on va dire que l'énergie potentielle de l'objet au point B est l'énergie qu'il a fallu fournir pour l'amener au point B ; cette énergie ne dépend pas de la manière dont on l'y amène (on a exigé ça de la part du champ de force).

Cette énergie n'existe que parce que le champ de force est là. Si on lâche l'objet amené en hauteur, il va subir la force de gravitation, et va tomber. L'énergie potentielle n'est ici qu'un moyen de simplifier le calcul de la vitesse à laquelle il va tomber : au cours de la chute, la Terre va attirer l'objet, et le poids (en tant que force) fournit une énergie à l'objet égale à la différence entre les énergie potentielles des points de départ et du point auquel on s'intéresse (à nouveau, quand une force s'applique sur un objet en déplacement, de l'énergie est mise en jeu). En l'occurrence, cette énergie va se manifester sous la forme d'une augmentation de la vitesse de l'objet.

Cette énergie n'est "stockée" nulle part dans l'objet en lui-même, elle ne résulte que de l'interaction avec la Terre. Ainsi, si la Terre disparaît, il n'y a plus de champ de force, et s'il n'y a plus de force, l'objet reste où il est. Au moment où tu enlèves la Terre, la notion d'énergie potentielle (associée à l'interaction de l'objet avec celle-ci) disparaît.

[invite21126052]

En ce qui concerne la 2e question, la réponse est clairement non, la justification va être beaucoup plus délicate.

(au passage, l'énergie qui permettra au cycliste de remonter la pente est d'origine chimique : c'est la réaction chimique que je ne connais pas au niveau des muscles qui libère cette énergie. nul besoin de modifier la masse)

L'énergie potentielle n'est qu'un moyen (particulièrement commode) pour représenter et calculer les interactions, les échanges énergétiques qui ont lieux entre un objet étudié et un objet qui crée le champ.

Dans La relation E = mc², le E est d'une toute autre nature, bien plus difficile à appréhender (et l'expliquer, n'en parlons même pas...). Cette énergie dépend du référentiel d'étude d'une part, et de la vitesse de la particule d'autre part. La relation exacte est d'ailleurs (c vitesse de la lumière dans le vide) : c'est l'énergie totale relativiste de la particule. Lorsqu'on se place dans le référentiel propre de la particule (c'est-à-dire celui où elle est au repos), on retrouve la formule bien connu. C'est une énergie liée au phénomène de déplacement de la particule, elle n'est pas reliée à une quelconque énergie d'interaction.

La conservation de l'énergie mécanique (dans un champ de force conservatif, Emécanique = Epotentielle + Ecinétique) et bien plus délicate (si tant est qu'elle existe ?), en tout cas les calculs sont bien plus compliqués.

En revanche, on peut montrer qu'à vitesse v faible dans le référentiel de travail, (développement limité en v/c de l'expression citée plus haut). On retrouve l'expression newtonienne de l'énergie cinétique.

En tout état de cause, la masse ne change pas, et je déconseille d'appliquer à tort et à travers l'expression E=mc²sans avoir suivi un cours de relativité restreinte (même pour moi ça commence à être un peu vieux, faudrait que je m'y replonge).

J'espère n'avoir pas dit trop de bêtises...

[invite21348749873]

En ce qui concerne la 2e question, la réponse est clairement non, la justification va être beaucoup plus délicate.

(au passage, l'énergie qui permettra au cycliste de remonter la pente est d'origine chimique : c'est la réaction chimique que je ne connais pas au niveau des muscles qui libère cette énergie. nul besoin de modifier la masse)

L'énergie potentielle n'est qu'un moyen (particulièrement commode) pour représenter et calculer les interactions, les échanges énergétiques qui ont lieux entre un objet étudié et un objet qui crée le champ.

Dans La relation E = mc², le E est d'une toute autre nature, bien plus difficile à appréhender (et l'expliquer, n'en parlons même pas...). Cette énergie dépend du référentiel d'étude d'une part, et de la vitesse de la particule d'autre part. La relation exacte est d'ailleurs (c vitesse de la lumière dans le vide) : c'est l'énergie totale relativiste de la particule. Lorsqu'on se place dans le référentiel propre de la particule (c'est-à-dire celui où elle est au repos), on retrouve la formule bien connu. C'est une énergie liée au phénomène de déplacement de la particule, elle n'est pas reliée à une quelconque énergie d'interaction.

La conservation de l'énergie mécanique (dans un champ de force conservatif, Emécanique = Epotentielle + Ecinétique) et bien plus délicate (si tant est qu'elle existe ?), en tout cas les calculs sont bien plus compliqués.

En revanche, on peut montrer qu'à vitesse v faible dans le référentiel de travail, (développement limité en v/c de l'expression citée plus haut). On retrouve l'expression newtonienne de l'énergie cinétique.

En tout état de cause, la masse ne change pas, et je déconseille d'appliquer à tort et à travers l'expression E=mc²sans avoir suivi un cours de relativité restreinte (même pour moi ça commence à être un peu vieux, faudrait que je m'y replonge).

J'espère n'avoir pas dit trop de bêtises...

Bonjour
Un ressort comprimé est il plus lourd que détendu?

[triall]

En ce qui concerne la 2e question, la réponse est clairement non, la justification va être beaucoup plus délicate.

(au passage, l'énergie qui permettra au cycliste de remonter la pente est d'origine chimique : c'est la réaction chimique que je ne connais pas au niveau des muscles qui libère cette énergie. nul besoin de modifier la masse)


J'espère n'avoir pas dit trop de bêtises...

Ok , le reste est intéressant , petit rappel de cours...
Ici je ne suis pas d'accord, lors d'une réaction nucléaire, ou chimique il y a toujours, il me semble, ce qu'on appelle le défaut de masse .
A moins que ce ne soit obsolète , ou que l'on appelle ça le défaut d'énergie .....
Il y a eu un post là dessus
http://forums.futura-sciences.com/ph...agnetisme.html
Tout de même si l'energie mécanique d'un corps augmente,(potentielle +cinétique) comme en RG l'energie gravite le corps aura un poids plus important, alors , pas sa masse ?
Je repose la question d 'Arcole différemment.
Un ressort comprimé pèse t-il plus qu'un ressort non comprimé ?
Merci de vos réponses.
Cordialy .

[invite1c0eeca8]

le resort comprimé possède de l'énergie supplémentaire mais sa masse reste la même selon moi (je ne vois pas de liaisons chimiques ou nucléaires rompues pour applique deltaE = deltamc² ). A voir ...

[invite21126052]

Ici je ne suis pas d'accord, lors d'une réaction nucléaire, ou chimique il y a toujours, il me semble, ce qu'on appelle le défaut de masse .
A moins que ce ne soit obsolète , ou que l'on appelle ça le défaut d'énergie .....
Il y a eu un post là dessus
http://forums.futura-sciences.com/ph...agnetisme.html

Lors d'une réaction nucléaire, un défaut de masse, oui. Je n'avais jamais entendu parler de défaut de masse lors d'une réaction chimique. Effectivement, cette discussion ne me donne pas raison. Donc ok, il y a un léger défaut de masse lors d'une réaction chimique (qui reste tout de même négligeable par rapport au poids du cycliste ).

Tout de même si l'energie mécanique d'un corps augmente,(potentielle +cinétique) comme en RG l'energie gravite le corps aura un poids plus important, alors , pas sa masse ?

Je n'ai pas encore suivi de cours de RG, je ne me permettrai pas de donner une réponse à partir des seuls ouvrages de vulgarisation que j'ai pu lire...

Je repose la question d 'Arcole différemment.
Un ressort comprimé pèse t-il plus qu'un ressort non comprimé ?
Merci de vos réponses.
Cordialy .

J'aurais répondu "non" avant d'avoir lu la discussion, mais si effectivement les interactions ont une masse, alors dans la mesure où les interactions changent entre les deux états du ressort (elles se resserrent), il me paraît raisonnable de dire que la masse change... ?
Je n'ai jamais entendu parler de "masse des interactions", donc je ne m'avancerai pas plus que cela...

Cordialement

[invite414c9702]

D'accooooord
Re merci à tous pour vos posts ! Je crois que j'ai pu comprendre où se posait le problème qui me bloquait.

En effet j'avais mal interprété l'équivalence masse-énergie. Je l'avais compris comme une "même chose" et non comme une équivalence.

Mais alors il me vient une nouvelle petite question : on "sait" aujourd'hui qu'un champ de gravitation induit une déviation des rayons lumineux (due à la courbure de l'espace-temps selon la RG). Or les photons ont une masse nulle. Si comme on vient de le voir la masse et l'énergie sont équivalents, sans être "véritablement" la même chose, la gravitation est donc considérée comme une attraction vers le centre de gravitation de toute sorte d'énergie (et non pas juste de la masse comme on l'entend dire couramment) ?

[invite6504d611]

L'énergie potentielle est par convention négative, alors, lorsqu'un objet monte, l'énergie fournie est utilisée pour perdre de la masse. Oui, la relation E=mc² fonctionne. L'énergie étant négative, on assiste à une diminution de masse. Et si l'on faisait disparaître l'Univers, il n'y aurait plus d'énergie potentielle, car l'Univers ne serait plus là pour influencer l'objet par sa gravité, donc la masse de l'objet dans cette situation serait celle du même objet, au repos.

Jérôme Létourneau
17 ans

[albanxiii]

L'énergie potentielle est par convention négative

Non.
..............

[invitef29758b5]

L' énergie potentielle est négative , si , par convention , on place le potentiel zéro à l' infini .
Ce qui n' a aucune influence sur la différence d' énergie potentielle entre deux point .
Quand on monte l' énergie potentielle augmente .