Ampoule vintage

Ampoule vintage (choness, iStockphoto)

L'énergie

Parlons sciences
Format
Lisibilité
7.8

Résumé

Découvre l’énergie sous ses différentes formes, en particulier l’énergie cinétique, potentielle et mécanique.

Qu’est-ce que l’énergie?

L’énergie désigne la capacité d’un objet à effectuer un travail. Le travail est le transfert d’énergie qui se produit quand un objet est déplacé par une force externe.

Il existe deux grands types d’énergie : l’énergie cinétique et l’énergie potentielleL’énergie mécanique est la somme de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle dans un système.

Attention aux fausses idées !

L’énergie n’est pas une chose tangible et peut être un concept difficile à saisir, autant pour les enfants que pour les adultes. L’énergie est la capacité d’un objet à provoquer un changement ou à effectuer un travail.

L’énergie cinétique : l’énergie du mouvement

Un objet en mouvement a une énergie cinétique. Plus il se déplace rapidement, plus il a d’énergie cinétique. Le son, la chaleur et l’électricité sont autant d’exemples d’énergie cinétique.

L’énergie acoustique

L’énergie acoustique se déplace à travers les substances sous forme d’ondes longitudinales. Ces ondes doivent voyager à travers un milieu comme l’air ou l’eau. Les ondes sonores sont créées lorsqu’une force fait vibrer un objet. Par exemple, lorsqu’une main frappe un tambour, elle crée des ondes sonores.

Assortiment d'instruments de musique
Assortiment d’instruments de musique. (Source : Paul Brennan via Pixabay.)

L’énergie thermique (ou calorifique)

L’expression « énergie thermique » est une autre façon de désigner la chaleur. Elle provient du mouvement des atomes et des molécules dans la matière. Plus les molécules bougent rapidement, plus la matière devient chaude. Et plus la matière devient chaude, plus elle possède d’énergie thermique. Pense à de l’eau qui bout sur la cuisinière : au fur et à mesure que l’eau se réchauffe, ses molécules se déplacent de plus en plus vite.

Eau thermale
Une source thermale avec de la vapeur qui monte de la surface (Source : WikiImages via Pixabay).

L’énergie électrique

Les électrons sont de minuscules particules chargées. Quand ils bougent, ils produisent de l’énergie électrique. Les électrons en mouvement transportent l’énergie à travers un conducteur électrique. Tous les appareils que tu dois brancher dans une prise murale fonctionnent à l’énergie électrique.

éclair
La foudre contient beaucoup d’énergie électrique (Source : Felix Mittermeier via Pixabay).

L’énergie potentielle : l’énergie stockée

L’énergie potentielle est stockée dans un objet stationnaire. Quand l’objet bouge, son énergie passe de potentielle à cinétique. Tous les objets suivants ont une énergie potentielle :

  • l’eau derrière un barrage;
  • un rocher au sommet d’une colline;
  • des feux d’artifice sur le point d’être tirés.

L’énergie potentielle chimique

L’énergie potentielle chimique est l’énergie emmagasinée dans les liaisons entre les molécules. Elle est libérée au cours d’une réaction chimique. L’énergie potentielle chimique produit habituellement de l’énergie thermique. Par exemple, le gaz naturel qui brûle dans une fournaise produit de la chaleur. De la même manière, l’énergie stockée dans les aliments que tu manges est libérée par la digestion.

Du bois qui brûle
Lorsqu’on brûle du bois, il se produit une réaction chimique qui transforme l’énergie potentielle chimique en énergie thermique (calorifique) (Source : Andreas Lischka via Pixabay).

L’énergie potentielle gravitationnelle

L’énergie potentielle gravitationnelle d’un objet dépend de sa hauteur et de son poids. Plus l’objet est haut et lourd, plus il possède d’énergie potentielle gravitationnelle. Pense à l’eau qui s’apprête à tomber d’une cascade : plus la cascade est haute, plus l’eau a d’énergie potentielle gravitationnelle.

Bateau près des chutes du Niagara
Un bateau passe près du pied des chutes Niagara (Source : Pexels via Pixabay).

Attention aux fausses idées!

Tu penses peut-être qu’un objet au repos n’a pas d’énergie. Un objet au repos n’a pas d’énergie cinétique. Mais selon sa position, il aura une forme d’énergie potentielle. Quand tu tiens un caillou au-dessus du sol, il a une énergie potentielle gravitationnelle. Et la banane que tu as mangée au petit-déjeuner avait une énergie potentielle chimique.

L’énergie mécanique

L’énergie mécanique est la somme de l’énergie présente dans un système mécanique. Elle comprend à la fois l’énergie cinétique et l’énergie potentielle. Les objets ont de l’énergie mécanique lorsqu’ils sont en mouvement. Et ils en ont aussi lorsqu’ils ont le potentiel de se déplacer. Une voiture qui roule sur l’autoroute a de l’énergie mécanique, tout comme un livre que tu tiens dans les airs.

Plus un objet se déplace rapidement, plus il stocke d’énergie. Cette énergie emmagasinée peut être utilisée pour appliquer une force sur un autre objet. En d’autres mots, elle agit sur l’objet. Pense à un boulet de démolition qui détruit un bâtiment. Le boulet a une énergie potentielle parce qu’il est retenu dans les airs. Lorsqu’il se balance vers le bâtiment, l’énergie est transformée en énergie cinétique. Finalement, lorsque le boulet entre en contact avec un mur, l’énergie cinétique du boulet applique une force sur le bâtiment et peut le faire tomber.

Boule de démolition brisant la fenêtre
Un boulet de démolition qui fracasse des fenêtres (Source : ShooteRhys via iStockphoto).

Attention aux fausses idées!

L’énergie ne peut être ni créée ni détruite. Elle peut seulement être modifiée sous différentes formes. Pour démontrer la transformation de l’énergie, demande à des enfants de se frotter les mains l’une contre l’autre. Le frottement est un exemple d’énergie mécanique. Les enfants peuvent sentir la chaleur au fur et à mesure qu’elle se transforme en énergie thermique.

L’énergie est partout et fait partie de toute notre vie. En fait, on ne peut pas vivre sans elle! Comment pourrais-tu survivre sans l’énergie thermique du soleil ou l’énergie chimique des aliments que tu manges?

 

Références

Energy Kids. (n.d.). Forms of energy. U.S. Energy Information Administration.

Helmenstine, A. (2019, juin 8). How does electrical energy work? ThoughtCo.

Khan Academy. (n.d.). What is kinetic energy?

Lotha, G. (2019, janvier 2). Energy. Encyclopaedia Britannica.

The Physics Classroom. (n.d.). Potential energy.

The Physics Classroom. (n.d.). Mechanical energy.

Science in a nutshell. (n.d.). Misconceptions about energy.