L'énergie, travail, puissance. Pourquoi?

[The Hunter]

Bonsoir à tous.

Je pense qu'avant plus de quatre ans, j'ai eu mal à comprendre des notions physiques notamment dans la mécanique et l'électricité. Je m'interesse aujourd'hui seulement aux problèmes avec la mécanique. Je croix que ce serait un peu long pardonez-moi.

J'ai déjà rencontré les lois de Newton: le principe d'inertie, action réaction et le PFD. Je ne comprends pas vraiment ces lois mais je les applique facilement parce que les questions concernant ces lois ne demande qu'une application directe d'eux. En revanche, depuis le premier jour j'ai entendu le terme "énergie" je savais que mon carrière est terminé. La force c'est clair, la vitesse, l'accéleration, la masse: il semble que j'ai tout pour comprendre tout système. J'ai essayé de comprendre ces notions (de l'énergie) car il semble que je ne peux répondre à aucune question qui traite une notion quant que je ne sait pas à quoi elle sert. Tout était facile au début. Mais de là mon histoire commence.

Supposons qu'on a une boule dans le sol. On applique à cette boule une force horizontal (plutôt un moment) telle qu'elle roule sur le sol. La boule a maintenant une "énergie" cinétique. En fait, je pense que ce n'est pas intéressant pour une étude. Comment peut-on alors, monsieur, expliquer le mouvement de la boule après qu'on cesse à appliquer la force? Ma réponse est: le mouvement est continu car la boule a une masse et alors soumise au poids. Je pense qu'on peut utiliser l PFD. Pourquoi alors introduire une nouvelle notion telle que l'"énergie" cinétique. Les chose ne s'arrête pas ici car on a introduit un autre type d'énergie: la plus mystérieuse énergie: l'énergie "potentielle" (et j'ai aucun idée pourquoi les physiciens aiment utiliser des termes assez profonds). C'est l'énergie d'une force conservative. C'est quoi une force conservative? C'est un champ qui dérive d'un potentiel, qui est l'énergie potentielle. Ok... merci pour ne rien dire. Est-ce que c'est suffisant? Bien sûr que non. On ne veulent pas les chose soient faciles: introduisant alors des autre notions: la puissance et le travail. Le travail est l'énergie cinétique n'est-ce pas? Ben oui... mais non. Alors, est-ce qu'il est vraiment important d'intoduire la notion de la puissance? Non mais elle simplifie le calcul. Il y a une relation entre la puissance et le travail élémentaire. Excusez-moi? Travail élémentaire? Cas particulier du travail ou quoi? Non. Tu n'as pas vue le cours des intégrales en maths ou quoi? Ok, tout ça pour un point matériel. Pour un solide? Comment on exprime son énergie potentielle? Un solide en rotation autour d'un axe fixe possède-il une énergie potentielle de pesanteur? J'ai pas eu une seule chance pour comprendre ces notions. Tous mes profs ne s'intéressaient qu'aux examens et qu'aux notes. Avec le temps, tu vas comprendre. Non. J'en ai marre! Je veux une explication. J'ai vu toute explication disponible sur internet mais personne ne comprend ou est vraiment le problème.

Mes camarades n'ont aucun problème à comprendre ces notions. C'était quatre ans. C'est long, très long. J'ai essayé plusieurs fois, pleuré, mis en colère... Suis-je l'idiot? Je pense que je suis.

NB: je ne suis par français alors ce n'est pas ma language d'origine.

Merci.
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[Archi3]

tu dois être très pénible dans la vie courante si tu ergotes sur chaque truc qu'on te dit non ? tu discutes pareil quand un entraineur sportif te donne des conseils sur les exercices à faire et les gestes pour t'améliorer ?

Tu es en face d'un système cohérent, construit par des générations de physiciens. Tu reconnais toi même que c'est pas ton truc, donc tu vas pas le changer, il va continuer à exister, et continuer à prouver son efficacité en envoyant des satellites et en construisant les ordinateurs sur lequel tu postes et qui marchent bien manifestement (essaie de construire un ordinateur qui marche sans connaitre la physique !). Tu as les preuves que ça marche, on te donne les méthodes pour y arriver, qu'est ce que tu demandes de plus ?

c'est quoi une "explications" alors qu'on t'a donné déjà la démonstration mathématique de pourquoi "ça marche" d'introduire l'énergie cinétique et l'énergie potentielle d'une force conservative (que manifestement tu as bien compris puisque tu les résumes très bien) , et que c'est utile de l'utiliser pour faire des calculs ? quand tu lis une recette de cuisine sur internet, tu vas emm... l'auteur de la recette en lui téléphonant pour savoir pourquoi il a mis ces temps de cuisson et ces proportions ?

Tu es face à un choix personnel, soit ça t'intéresse de travailler dans le domaine de la physique et tu emploies les outils qui ont fait leur preuve, soit si tu es super intelligent tu en proposes de meilleurs (ça m'étonnerait), soit c'est pas ton truc et tu fais autre chose, de l'histoire, de la philosophie, ça n'a rien de méprisable, plein de gens font ce choix. Mais rester dans un domaine en pleurant que tu y arrives pas, c'est pas une attitude qui te mènera quelque part. A mon avis tu as d'autres problèmes psychologiques qui motivent ton attitude et auxquels tu devrais t'attaquer, on t'a forcé à faire des études que tu aimais pas peut etre ?

[gts2]

Comment peut-on alors, monsieur, expliquer le mouvement de la boule après qu'on cesse à appliquer la force? Ma réponse est: le mouvement est continu car la boule a une masse et alors soumise au poids.

Que vient faire l'énergie cinétique ici, ce que vous décrivez c'est le principe d'inertie vu par Galilée.

On ne veut pas que les chose soient faciles: introduisant alors des autre notions: la puissance et le travail.

Il est vrai que puissance et travail n'ont nullement cours dans la vie courante...

Pour un solide ? Comment on exprime son énergie potentielle ? Un solide en rotation autour d'un axe fixe possède-il une énergie potentielle de pesanteur ?

Tout comme pour un point

Personne ne comprend ou est vraiment le problème.

Pour ce qui est de l'énergie, ce n'est pas simple, on s'en forge une image à mesure que l'on progresse.

[Deedee81]

Salut,

NB: je ne suis par français alors ce n'est pas ma language d'origine.

No stress, c'est tout à fait bien rédigé.

Ceci dit, je ne vois pas trop ce qu'on peut faire ici. Je suis désolé si tu as des difficulté avec ces notions, mais que peut-on y faire ici ??? En particulier à la question "j"ai du mal à comprendre ces notions, pourquoi ?", on ne pourra jamais donner de réponse. Si ce n'est que ce n'est pas une question d'intelligence : on est tous doué pour certaines choses et pas doué pour d'autres. Je suis plutôt bon en math et physique et en informatique (c'est même mon métier) mais je suis pas un crac en étude des langues (me rappellerai toujours un pub en Angleterre où la serveuse était écroulée de rire parce que je lui avait demandé "je voudrais deux ours s'il vous plait") et en matière artistique je suis aussi bon qu'une limace.

Chacun son truc

Je relève en effet pas mal de confusion dans ton texte. Quelques points ont été relevé, je vais en donner un autre.

Supposons qu'on a une boule dans le sol. On applique à cette boule une force horizontal (plutôt un moment) telle qu'elle roule sur le sol. [...] Comment peut-on alors, monsieur, expliquer le mouvement de la boule après qu'on cesse à appliquer la force? Ma réponse est: le mouvement est continu car la boule a une masse et alors soumise au poids.

Pour que le poids contribue au mouvement, il faudrait que la boule soit en chute libre. Or tu viens juste de dire qu'elle se déplaçait horizontalement (en tout cas elle est au sol et une force horizontale la met en mouvement). Que viens faire le poids dans l'histoire ? (un corps dans l'espace lointain a un poids nul et lui aussi continue sur sa trajectoire tant qu'on le laisse faire)

On peut continuer sur le principe d'inertie si tu le souhaites (je ne développe pas trop car tu n'as pas vraiment posé de question en fait). Moi j'aime bien le comprendre à partir du principe de relativité galiléen (pas d'Einstein ici, ne compliquons pas ). Et le troisième principe à partir des premiers (bon, c'est heuristique, on ne "démontre pas" des postulats, mais il y a moyen de pas mal intuiter sur les postulats de Newton).

Et pour l'énergie, ben oui, je ne peux qu'insister dans le sens de ce qui a été dit plus haut :
- l'énergie, le travail, la puissance sont des concepts relativement intuitifs car on les rencontre dans la vie courante (même si le langage dans la vie courant est parfois un peu flou)
- La physique met de l'ordre et de la rigueur dans les définitions
- On introduit ensuite le potentiel plus comme une méthode de calcul qu'autre chose mais il a quand même un coté fort intuitif et il permet de définir une énergie totale conservée
- Et en effet, petit à petit on assimile les différentes formes d'énergie puis on comprend leur lien jusqu'à une définition plus générale et plus abstraite (qu'on retrouve plutôt à la fac, Noether et tout ça).

Et si tu veux une aide plus technique pour essayer de comprendre. No problem. Là on peut certainement aider (dans la mesure du possible, bien entendu). Mais en y allant pas à pas. En commençant par le début (sur un forum, donner tout un cours de mécanique, ce n'est pas vraiment l'idéal !!!!) Par exemple le principe d'inertie.

[A voir en vidéo sur Futura]

[stefjm]

@ The Hunter
Si tu aimes l'analyse dimensionnelle.
Pour l'énergie :
https://forums.futura-sciences.com/p...nergie-ad.html

Je te laisse en exercice l'étude de la puissance :

[Deedee81]

Si tu aimes l'analyse dimensionnelle.

De ce que j'ai compris, non Enfin, on verra ce qu'il répondra. S'il veut vraiment de l'aide "technique" ce fil pourra l'aider.

[The Hunter]

Bonjour Archi3.

Avant tout, merci pour votre réponse.

Je pense que mon message était clairement pas un critique de la méthode scientifique, non. J'aime la méthode scientifique et je ne suis intéressé qu'à la comprendre. Quand j'ai dit qu'on complique les choses je seulement posais mon problème avec la clarté d'intérêt de ses notions. Mon critique était comme ça: on n'en m'a rien expliqué. C'est comme nous étudions la sorcellerie. Si mon niveau n'est pas compatible avec ces notions, alors pourquoi l'étudier au premier lieu? Si l'éxplication exige une étude avancé des fonctions à plusieurs variables, les équations différentielles, les espaces vectoriels, les intégrales... Alors pourquoi n'attendre pas jusque la maitrise de tout ça avant d'introduire ces notions dans le programme? Alors, on peut vraiment expliquer tout ça sans l'aide des outils mathématiques complexes ce qui est vraiment le cas pour l'énergie cinétique (avant que nous savons qu'elle est issue d'un intégrale).

S'il vous plaît, ne pensez jamais que je veux une interpretation pour tout! Je sait qu'il est difficile. Ce que je cherche, et rien de plus: une formule pour calculer l'énergie potentielle d'un solide de centre d'inertie G, une formule claire (la formule Ep = mgz(G) n'est pas convaincante) en utilisant les intégrales, les rotationnels, n'importe quoi... Je veut juste Ep(G)=formule. Aussi, j'ai mal à comprendre la notion de "potentielle" ou "conservation de l'énergie": Est-ce le solide au repos possède-il une énergie potentielle? Si non, pourquoi pas? Elle est l'énergie conservée n'est-ce pas? En addition de tout ça, on la détermine à constante près? J'ai mal à comprendre cette phrase.

https://ressources.unisciel.fr/silla...ueDuSolide.pdf

Je pense que cette discussion manque un exemple concrète: un exercice (Le problème 2, question 3).

Voyez le corrigé et le comparez avec ma proposition: https://drive.google.com/file/d/1W-N...usp=share_link

Merci une autre fois.

[The Hunter]

Bonjour Deedee81 et merci infiniment pour votre encouragement.

J'ai décidé de se diriger directement vers un exemple. Voici un exercice. Si je comprends la résolution, le problème, je pense, va se résolu ainsi.

Je parle du problème 2, la question 2.

https://ressources.unisciel.fr/silla...ueDuSolide.pdf

C'est ma proposition: https://drive.google.com/file/d/1W-N...usp=share_link

Comparez-le et décidez ce que je ne comprends pas bien.

[Archi3]

Ce que je cherche, et rien de plus: une formule pour calculer l'énergie potentielle d'un solide de centre d'inertie G, une formule claire (la formule Ep = mgz(G) n'est pas convaincante) en utilisant les intégrales, les rotationnels, n'importe quoi... Je veut juste Ep(G)=formule.

je ne comprends pas ce que tu veux dire par "pas convaincante"; cette formule est juste dans le cas d'un champ de pesanteur constant, elle se démontre en quelques lignes , et on t'a surement donné la démonstration générale : vu que l'énergie potentielle d'un point matériel est mgz, il suffit de découper n'importe quel solide en petits éléments dm, assimilés à des points matériels, et on a
d'après la définition du centre de masse G qui est tel que . Je ne vois vraiment pas ce qu'on peut rajouter de plus pour être "convainquant". Donc la formule, tu l'as, y en a pas d'autre, tu as la démonstration, ça te suffit pour l'appliquer non ?

[The Hunter]

Bonjour Archi3.

Maintenant c'est clair. Mais j'ai entendu de la constante près je pense qu'elle est en relation avec le référentiel d'Étude n'est-ce pas? Cette formule, elle valable seulement si l'axe des z est dirigé vers la haut... je croix.

[gts2]

une formule pour calculer l'énergie potentielle d'un solide de centre d'inertie G, une formule claire (la formule Ep = mgz(G) n'est pas convaincante) Je veut juste Ep(G)=formule.

Vous dites "je veux juste une formule", on vous en donne une, vous dites qu'elle n'est pas convaincante.
Pour vous convaincre, il faut une démonstration, ce qui est contradictoire avec "je veux juste une formule".
Il faudrait donc préciser en quoi ce n'est pas convaincant.

J'ai mal à comprendre la notion de "potentielle" ou "conservation de l'énergie": Est-ce le solide au repos possède-il une énergie potentielle? Si non, pourquoi pas? Elle est l'énergie conservée n'est-ce pas? En addition de tout ça, on la détermine à constante près? J'ai mal à comprendre cette phrase.

Potentielle, cela signifie qu'une masse à l'altitude h peut (si on lui en donne le loisir, en la reliant à un mécanisme ...) potentiellement fournir cette énergie.
"A une constante près", parce que essentiellement l'énergie est définie à partir des échanges qui se font entre un état initial et final et donc la seule chose dont on soit sûr c'est de la variation de l'énergie.

Je pense que cette discussion manque un exemple concrète: un exercice (Le problème 2, question 3).
Voyez le corrigé et le comparez avec ma proposition.

La différence entre le corrigé et vous est que le corrigé est remonté plus loin (jusqu'au produit scalaire nécessité par le côté vectoriel de la force et du déplacement) et que, par contre, ils ont court-circuité l'intégrale. Dernière chose, vous avez explicité l'origine, ce qu'ils n'ont pas fait, tout simplement parce qu'ils n'en avaient pas besoin.
Lequel des trois points ci-dessus vous pose problème ?

[Archi3]

Bonjour Archi3.

Maintenant c'est clair. Mais j'ai entendu de la constante près je pense qu'elle est en relation avec le référentiel d'Étude n'est-ce pas? Cette formule, elle valable seulement si l'axe des z est dirigé vers la haut... je croix.

On peut toujours rajouter une constante à une énergie potentielle, ce qui est logique puisque dans la formule l'altitude z peut être choisie à partir de n'importe quelle origine zéro, et changer d'origine revient à rajouter une constante...
Bien sur il faut que l'axe des z soit orienté parallèlement et en sens inverse à g (ce qui revient à dire que c'est l'altitude verticale)

[Archi3]

Honnêtement tout ce qu'on te dit est facilement compréhensible à partir des cours de base, que tu connais puisque tu donnes les formules tout en disant que ça ne te satisfait pas... sauf que l'explication est quand même facile à trouver, donc je ne comprends pas ton problème.

[The Hunter]

Merci Archi3.

Je pense que le problème est résolu. Merci pour votre patience.

[The Hunter]

Merci gts2.

Je croix que Archi3 a tout dit. Le problème est résolu.