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c'est quoi l'energie?



  1. #1
    nono-aqua

    c'est quoi l'energie?


    ------

    Lu le monde cette aprem j'ai demandé a mon prof de physique c'est quoi la lumiere il m'a dit de l'energie mais c'est quoi l'energie? la matiere c'est les atomes "collés" du gaz des molécules dispersé etc.. donc l'energie c'est quoi? merci de repondre et a+

    -----

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  3. #2
    arrial

    Re : c'est quoi l'energie?

    … vaste question …

    Je pense que, en général, c'est le produit d'une action par ce qui en résulte.
    dW = F↑•dr↑
    dW = -p.dV
    … etc …
    Mais quand on quitte le formalisme classique, c'est plus compliqué, et je pense qu'il faut alors potasser du coté de E = m.c².

    @+
    « le pire n'est jamais acquis … la dérision est une culture »

  4. #3
    Spinfoam

    Re : c'est quoi l'energie?

    Bonjour,

    L'énergie est une quantité associée à l'invariance par translation dans le temps.
    Cette quantité est conservée lorsqu'il y a invariance de la physique (donc des équations) par translation dans le temps. Ce qui veut dire tout simplement que, si ce qui se passe maintenant se serait passé exactement de la même manière dans le passé et se passerait exactement de la meme manière dans le futur, alors il existe une quantité qu'on appelle énergie qui est une constante dans le temps. Cette quantité énergie est donc la même quelque soit le temps auquel tu la regardes.

    Si elle vallait 10 J il y a 50 ans, alors elle vaut 10 J maintenant et vaudra toujours 10 J sous réserve que l'invariance par translation dans le temps de la physique soit vérifiée. C'est d'ailleurs parce qu'elle est constante qu'elle est intéressante.

  5. #4
    Deedee81
    Modérateur

    Re : c'est quoi l'energie?

    Salut,

    Citation Envoyé par nono-aqua Voir le message
    Lu le monde cette aprem j'ai demandé a mon prof de physique c'est quoi la lumiere il m'a dit de l'energie mais c'est quoi l'energie? la matiere c'est les atomes "collés" du gaz des molécules dispersé etc.. donc l'energie c'est quoi? merci de repondre et a+
    Dire que "la lumière c'est de l'énergie" c'est un peu court (et trompeur) à mon avis. Ne le répète pas à ton prof Je suppose qu'il a voulu faire court.

    Tout d'abord, la lumière, ce n'est pas que de l'énergie. La lumière ça a aussi une longueur d'onde (sa couleur) et une polarisation (orientation du champ électrique).

    Après tout, si on t'apporte un bidon d'escence, c'est aussi de l'énergie Et l'essence ce n'est pas vraiment de la lumière.

    Plus exactement, la lumière c'est une oscillation conjointe du champ électrique et magnétique et qui se propage.

    En mécanique quantique, on "quantifie" le champ électromagnétique et la lumière s'y manifeste comme une particule quantique : le photon (assez différent d'un petit corpuscule, quand même, et soumis à toutes les bizarreries quantiques habituelles).

    Le photon est une particule élémentaire, sans structure, sans charge (électrique ou autre) mais qui porte une énergie (reliée à sa longueur d'onde) et un spin (la polarisation) et qui est le vecteur des interactions entre charges électriques.

    Revenons à l'énergie. L'énergie ça n'a rien de magique. Ce n'est pas non plus une espèce de fluide qu'on pourrait isoler. L'énergie c'est bêtement une quantité constante qui caractérise l'état des systèmes physiques.

    Par exemple, l'énergie "cinétique" d'un corps massif de masse M se déplaçant à la vitesse V (si V est petit) est : 1/2 MV².

    (la forme F.dr d'Arrial est une autre formulation, elle donne la variation de l'énergie cinétique quand on applique une force F sur une distance dr).

    L'énergie c'est donc juste une.... formule ! Appliquée à des grandeurs, elles, bien concrètes : ici la masse et la vitesse du corps. Je vais t'étonner mais il y a moyen de faire de la mécanique sans jamais utiliser ni les forces ni l'énergie (mais ça peut être des complications inutiles), par exemple en exprimant les lois du mouvement à travers la formulation de Lagrange. Ca montre bien que ce ne sont que des grandeurs "intermédiaires" qui ne font que résumer une situation plus compliquée.

    A cette énergie cinétique il faut éventuellement rajouter d'autres formes de l'énergie, par exemple l'énergie thermique (qui n'est rien d'autre que l'énergie cinétique d'agitation des molécules), l'énergie potentielle (qui est un "résumé" des interactions entre systèmes physiques, par exemple l'énergie potentielle de gravitation), l'énergie chimique (qui est une énergie potentielle due à l'interaction entre atomes dans les molécules), l'énergie nucléaire (due à l'interaction entre protons et neutrons dans le noyau des atomes) et l'énergie propre (Mc², elle vaut zéro pour la lumière, et sa nature reste encore à éclaircir puisque l'on n'a pas de certitude sur l'origine de la masse tant qu'on n'a pas détecté le Higgs. Si celui-ci existe bien, alors l'énergie propre = masse propre * c² n'est qu'une énergie potentielle d'interaction entre les particules et le Higgs), etc... etc... etc.... (à chaque loi physique son énergie). Pour les énergies dues aux interactions on parle aussi "d'énergie de liaison" (liaison chimique, etc...)

    Pourquoi justement "1/2 MV²" pour l'énergie cinétique ? Pourquoi cette formule ? Après tout, la quantité MV est aussi conservée !!!! (c'est l'impulsion de l'objet).

    Pour deux raisons :
    - Tout d'abord il existe un théorème qui montre que l'on peut relier les symétries (le fait que les lois physiques ne changement pas quand on fait certaines transformations) à des quantités conservées. C'est le théorème d'Emmy Noether. J'y reviens.
    - En appliquant ce théorème aux lois de Newton du mouvement on trouve 1/2 MV²

    Quelles symétries ? Il y a deux symétries "géométriques" importantes. L'invariance par translation dans le temps et dans l'espace.

    Cela signifie que je peux faire ceci : J'observe un système physique aujourd'hui. Je constate qu'il fait quelque chose. Demain, je reprend le MEME système physique, dans le MEME état (initial), dans le MEME environnement, alors le système physique va refaire la même chose. Les lois physiques ne dépendent pas du fait que je choisis de faire l'expérience aujourd'hui ou demain.

    Idem, je peux faire la MEME expérience en deux endroits différents. J'obtiendrai deux fois la même chose. Bien sûr, à l'autre endroit je pourrais avoir un environnement différent, par exemple un endroit sombre et un endroit éclairé. Mais on suppose qu'on a TOUT déplacé, même l'environnement, donc y compris les ampoules qui donnent l'éclairage.

    Le premier cas s'appelle "symétrie par translation dans le temps"et le deuxième "symétrie par translation dans l'espace". On montre que la première conduit à la conservation d'une quantité, 1/2 MV² pour les lois du mouvement, que l'on nomme énergie. Appliqué à la loi de gravitation, elle donne l'énergie potentielle de gravitation. Etc... etc... Et la deuxième donne l'impulsion.

    Bien sûr, historiquement, ça c'est fait dans l'autre sens ! On a d'abord constaté que l'énergie était conservée puis on a cherché à comprendre pourquoi. Ce n'est pas rien, au dix-huitième siècle il y a justement eut beaucoup de discussions (parfois houleuses, les scientifiques aussi peuvent se disputer, ce sont des humains ) pour savoir si l'énergie cinétique était en V² ou en V, problème résolu rigoureusement par Emilie Duchatelet (décidément, il semble que les femmes aiment bien l'énergie ).

    Voilà, j'espère avoir été clair

    EDIT : zut, croisement avec Spinfoam
    Keep it simple stupid

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    LPFR

    Re : c'est quoi l'energie?

    Bonjour.
    Une définition, en plus de donner les moyens d'identifier et distinguer ce qui est défini des autres choses, doit donner le moyen de le mesurer quand l'objet défini est quantifiable.
    La définition d'un chat doit permettre de ne pas le confondre avec une pieuvre ou avec un serval.
    La définition d'une inductance doit permettre de mesurer sa valeur (vérifiez si c'est toujours respecté!).
    En physique, on n'a pas de définition générale de l'énergie. On ne sait que définir différentes formes d'énergie: mécanique, thermique, chimique, de masse, etc. Et on utilise un postulat d'équivalence entre les différents types qui n'a jamais été démenti par l'expérience.

    Comme définition de lumière, je pense que celle donnée par Deedee81 est la plus appropriée comme définition générale. Bien que l'on puisse toujours ajouter des choses. Par exemple, la définition donnée est celle des ondes électromagnétiques en général. La lumière est une onde électromagnétique de fréquence telle qu'elle est visible ou presque (IR et UV).

    Et, au niveau où est posé la question je crois qu'il est parfaitement inutile d'utiliser des notions qui ne peuvent pas être comprises par la personne qui la pose. Je pense, notamment, aux invariances.
    Au revoir.

  8. #6
    Deedee81
    Modérateur

    Re : c'est quoi l'energie?

    Salut,

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Et, au niveau où est posé la question je crois qu'il est parfaitement inutile d'utiliser des notions qui ne peuvent pas être comprises par la personne qui la pose. Je pense, notamment, aux invariances.
    Tu parles des symétries là ? Je suis d'accord que donner les détails techniques du théorème de Noether ce serait sans doute un peu trop. Mais dire que ça existe et dire que "quelque chose ne varie pas" ne me semble pas trop difficile à comprendre

    Très bien ta remarque sur les chats. C'est plus concis que mon explication. Je suis souvent trop verbeux.
    Keep it simple stupid

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  10. #7
    dragounet

    Re : c'est quoi l'energie?

    L'énergie c'est ce qui permet d'accélérer la matière.

  11. #8
    Mixoo

    Re : c'est quoi l'energie?

    @gragounet
    cette définition est beaucoup trop restrictive, et fausse en générale !

  12. #9
    Bruno

    Re : c'est quoi l'energie?

    Plus généralement, on pourrait définir l'énergie comme toute quantité dont la formule de dimension est, dans le système international, .

  13. #10
    misterdealer

    Re : c'est quoi l'energie?

    Est ce qu'on pourrait dire, de manière générale, que l'énergie d'un système, si on pouvait l'extraire dans sa totalité, est la quantité qui permet d'effectuer une quantiré respective de travail.

  14. #11
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : c'est quoi l'energie?

    Je propose ça : l'énergie c'est le travail d'une force : un force qui a travaillé (énergie cinétique), ou qui pourrait travailler (énergie potentielle).

    a+
    Parcours Etranges

  15. #12
    Deedee81
    Modérateur

    Re : c'est quoi l'energie?

    Citation Envoyé par Bruno Voir le message
    Plus généralement, on pourrait définir l'énergie comme toute quantité dont la formule de dimension est, dans le système international, .
    Pas d'accord. On construit facilement une quantité de ce type, par exemple, masse fois accélération fois longueur, et ce n'est pas nécessairement une énergie.

    Citation Envoyé par misterdealer Voir le message
    Est ce qu'on pourrait dire, de manière générale, que l'énergie d'un système, si on pouvait l'extraire dans sa totalité, est la quantité qui permet d'effectuer une quantiré respective de travail.
    Oui, mais pas besoin de l'extraire en totalité pour ça. Si tu fournis un traval W sur un système, tu augmentes son énergie de W. Le travail, en somme, c'est de l'échange d'énergie.
    Keep it simple stupid

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  17. #13
    Mixoo

    Re : c'est quoi l'energie?

    Les définitions qui font appel au travail d'une force ne peuvent être générale.
    Dans de nombreuses théories actuelles, les notions de force/travail n'ont même pas de sens ...

  18. #14
    Bruno

    Re : c'est quoi l'energie?

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Pas d'accord. On construit facilement une quantité de ce type, par exemple, masse fois accélération fois longueur, et ce n'est pas nécessairement une énergie.
    Là tu parles du sens physique non ?

  19. #15
    LPFR

    Re : c'est quoi l'energie?

    Re.
    Je me permets de vous rappeler qu'il n'y pas que l'énergie mécanique. Par exemple, l'énergie thermique, chimique, l''énergie électrique sous toutes ses formes: celle d'un volume d'espace avec un champ électrique ou magnétique ou électromagnétique ou gravitationnel. L'énergie nucléaire, ou simplement mc². Celle d'un photon.
    Je répète qu'il n'y a pas, en physique, de définition universelle pour l'énergie. Il y a des définitions séparées pour chaque type d'énergie.
    Je vous suggère de jeter un coup d'œil au Feynman.
    A+

  20. #16
    Bruno

    Re : c'est quoi l'energie?

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Re.
    Je me permets de vous rappeler qu'il n'y pas que l'énergie mécanique. Par exemple, l'énergie thermique, chimique, l''énergie électrique sous toutes ses formes: celle d'un volume d'espace avec un champ électrique ou magnétique ou électromagnétique ou gravitationnel. L'énergie nucléaire, ou simplement mc². Celle d'un photon.
    Je répète qu'il n'y a pas, en physique, de définition universelle pour l'énergie. Il y a des définitions séparées pour chaque type d'énergie.
    Je vous suggère de jeter un coup d'œil au Feynman.
    A+
    Dans tous les cas on retombe sur la formule . Pour l'énergie mécanique c'est trivial, pour l'énergie chimique on parle bien en Joules donc idem. L'énergie du champ électrique : CV² soit Farad.(Joule/Coulomb)² c'est bien des joules. L'énergie du champ magnétique : 0,5LI² soit Henry.(Ampère)² c'est de nouveau bien des Joules.

  21. #17
    invité576543
    Invité

    Re : c'est quoi l'energie?

    Citation Envoyé par Bruno Voir le message
    Dans tous les cas on retombe sur la formule .
    Bien sûr, puisqu'on veut pouvoir modéliser les transferts d'une forme d'énergie à une autre.

    Que ce soit la même dimension est juste une conséquence de la conservation de l'énergie : on ne pourrait pas la modéliser avec des dimensions différentes.

    Si on imaginait que l'énergie électrique n'était pas interconvertible avec l'énergie mécanique, on introduirait une nouvelle dimension...

  22. #18
    Deedee81
    Modérateur

    Re : c'est quoi l'energie?

    Citation Envoyé par Mixoo Voir le message
    Les définitions qui font appel au travail d'une force ne peuvent être générale.
    Dans de nombreuses théories actuelles, les notions de force/travail n'ont même pas de sens ...
    Tu pense à la mécanique quantique là ?

    Tu as quand même un opérateur énergie (l'hamiltonien) et des valeurs propres (énergie du système). Par contre, pour les forces, il faut forcément passer à la limite classique, en effet.

    Citation Envoyé par Bruno Voir le message
    Là tu parles du sens physique non ?
    Oui, bien sûr.

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Je me permets de vous rappeler qu'il n'y pas que l'énergie mécanique.
    C'est exactement ce que j'ai expliqué plus haut. J'ai bien dit que mon message était trop verbeux. Il n'a pas été lu

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Je répète qu'il n'y a pas, en physique, de définition universelle pour l'énergie.
    Ben si ! Via Noether et les symétries (bon, d'accord, faut quand même préciser le contexte, par exemple en relativité c'est tout de même un peut plus délicat qu'en physique non relativiste. Donc, c'est sans doute difficile à formuler de manière à la fois rigoureuse et totalement universelle. Qui plus est, une telle formulation universelle n'est certainement pas la plus pratique au monde ). Mais :

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Je vous suggère de jeter un coup d'œil au Feynman.
    C'est de toute façon un excellent conseil. Feynman sera toujours infiniment plus pédagogique que tout ce que nous arriverons à expliquer ici
    Keep it simple stupid

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  24. #19
    LPFR

    Re : c'est quoi l'energie?

    Citation Envoyé par Bruno Voir le message
    Dans tous les cas on retombe sur la formule . Pour l'énergie mécanique c'est trivial, pour l'énergie chimique on parle bien en Joules donc idem. L'énergie du champ électrique : CV² soit Farad.(Joule/Coulomb)² c'est bien des joules. L'énergie du champ magnétique : 0,5LI² soit Henry.(Ampère)² c'est de nouveau bien des Joules.
    Re.
    Le fait que l'on retombe toujours sur des joules ne veut pas dire que ça vaille définition.
    Par exemple, pour le temps vous tombez toujours sur des secondes et pourtant en physique le temps est un concept primaire qui n'a pas de définition. En physique tout le monde est censé savoir ce qu'est le temps.
    Ce qui n'est pas le cas pour l'énergie. Même si on la mesure toujours en joules.

    Je répète une dernière fois qu'une définition de quelque chose quantifiable, comme l'énergie, doit inclure le moyen de la mesurer. En donnant une définition dimensionnelle de l'énergie vous ne donnez pas le moyen de la mesurer (mesurer quoi, d'ailleurs?).

    Et je passe sur l'équivalence mécanique de la chaleur.
    Vous devriez vraiment lire le Feynman.
    A+

  25. #20
    Bruno

    Re : c'est quoi l'energie?

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Vous devriez vraiment lire le Feynman.
    Il est sur le coin de mon bureau. J'attends la fin de la session pour m'y mettre

  26. #21
    Mixoo

    Re : c'est quoi l'energie?

    @Deedee81
    Ce que je veux dire c'est que la notion de force n'est pas générale. Cette notion n'a de sens qu'en mécanique classique. La notion de force est remplacée par celle d'interaction.

    Sinon, je suis d'accord que la définition la plus générale est probablement celle provenant du théorème de Noether. Cependant ce n'est pas toujours très "opérationnel"...

  27. #22
    Deedee81
    Modérateur

    Re : c'est quoi l'energie?

    Citation Envoyé par Mixoo Voir le message
    Cependant ce n'est pas toujours très "opérationnel"...
    En effet. Et très loin de l'idée de mesure.... qui est en effet essentiel. Je comprend mieux l'objection de LPFR (avec son dernier message).

    Il existe une définition générale théorique mais pas de définition "physique" (au sens expérimental du terme) générale (du moins je n'en connais pas).
    Keep it simple stupid

  28. #23
    invité576543
    Invité

    Re : c'est quoi l'energie?

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Ben si ! Via Noether et les symétries
    Je n'en suis pas si sûr. Cela n'est peut-être que reculer d'un cran le problème.

    La théorème de Noether ne s'applique pas aux lois de la physique, mais au lagrangien. (Symétrie continue du lagrangien => intégrale première.)

    Et dans un lagrangien, on additionne des contributions d'origines diverses. On est juste passé de l'unification de la notion d'énergie à l'unification de la notion d'action, ce qui ne change pas le fond du problème.

  29. #24
    Mixoo

    Re : c'est quoi l'energie?

    Je ne suis pas sur que le problème de la mesure en soit réellement un ...
    On peut très bien définir une quantité que l'on appelle énergie et qui se conserve lors de tout processus physique. Cette quantité étant définit d'un point de vu purement théorique (par l'intermédiaire des mathématiques).
    Ensuite on peut utiliser cette notion pour prédire des résultats observables. La seule chose importante pour moi est que cette notion d'énergie soit cohérente, c'est à dire qu'elle n'entre pas en conflit avec l'expérience.

  30. Publicité
  31. #25
    Mixoo

    Re : c'est quoi l'energie?

    @michel
    Les lois de la physiques sont incluses dans le Lagrangien ... donc le théorème de Noether s'applique bien aux lois physiques !
    Une théorie physique est donnée par son lagrangien, ensuite à partir du théorème de Noether on peux en déduire les différentes forme d'énergie, je ne vois pas trop où est votre objection.

  32. #26
    invité576543
    Invité

    Re : c'est quoi l'energie?

    Citation Envoyé par Mixoo Voir le message
    Je ne suis pas sur que le problème de la mesure en soit réellement un ...
    On peut très bien définir une quantité que l'on appelle énergie et qui se conserve lors de tout processus physique. Cette quantité étant définit d'un point de vu purement théorique (par l'intermédiaire des mathématiques).
    On doit pouvoir regrouper différents point de vue en disant que l'énergie d'un système est une quantité qu'on mesure en additionnant des contributions de différents types, chacune étant mesurée indépendamment et différemment des autres, et qu'on constate être conservée.

  33. #27
    invité576543
    Invité

    Re : c'est quoi l'energie?

    Citation Envoyé par Mixoo Voir le message
    @michel
    Les lois de la physiques sont incluses dans le Lagrangien ... donc le théorème de Noether s'applique bien aux lois physiques !
    Si on veut (on peut toujours court-circuiter un intermédiaire, même s'il est conceptuellement important).

    Mais le lagrangien est une somme de termes, pas les lois physiques ; c'est ce qui importait dans mon intervention.

    En étant flou sur le théorème de Noether, on passe sous silence ce côté additif, qui est bien le pendant de la conservation de la somme de différentes contributions à l'énergie (et donc de ce qui justifie de les grouper sous une même notion).

  34. #28
    Mixoo

    Re : c'est quoi l'energie?

    Je ne comprend pas ce que vous dites : d'un point de vu conceptuel, il n'y pas de rapport entre la construction du lagrangien et l'énergie classique ...

  35. #29
    invité576543
    Invité

    Re : c'est quoi l'energie?

    Citation Envoyé par Mixoo Voir le message
    Je ne comprend pas ce que vous dites : d'un point de vu conceptuel, il n'y pas de rapport entre la construction du lagrangien et l'énergie classique ...
    En tout cas, c'est souvent présenté dans les cours de mécanique analytique... (Exemple : le Landau présente le lagrangien avant même d'introduire l'énergie, et l'en dérive ensuite...)

  36. #30
    Mixoo

    Re : c'est quoi l'energie?

    Ba oui, c'est d'ailleurs la bonne manière de procédé. Je crois ne pas avoir saisit votre objection.

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