Révision de physique élémentaire

Toute l’énergie du monde est dans la matière.
La mère de toutes les énergies est la force de la gravité elle ne s’annule jamais, nulle part,
elle prend naissance au cœur de la matière, elle s’exerce sur chaque particule de matière
partout dans l’univers.


Deux corps s’attirent mutuellement avec une force proportionnelle au produit de leurs
masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

Ainsi agit la force de la gravité


Ces deux corps  disposent l’un vers l’autre de l’énergie potentielle de la gravité.
Ils se rapprochent avec une vitesse croissante, une partie de leur énergie potentielle s’est
transformé en énergie cinétique proportionnelle à leur masse et au carré de leur vitesse
relative.
Ils se percutent leur énergie cinétique s’annule comme leur énergie potentielle qui se sont transformées en chaleur, forme dégradée de l’énergie.

Ainsi agglomérés, ils forment une nouvelle masse qui se refroidit lentement, quelque part aux environs une autre masse exerce son attirance..


L’énergie potentielle de la matière est la forme la plus élevée de l’énergie.


Les corps en quantités innombrables s’agglomèrent en masses immenses, les proto-étoiles autour desquelles orbitent les proto-planètes.


La chaleur augmente à un point tel qu’une réaction thermonucléaire s’allume donnant
naissance à un soleil, nouvelle forme d’énergie prodigieuse dévorant la matière, cette énergie se transmet aux planètes par rayonnement.


Ce rayonnement par la photosynthèse fait pousser la végétation qui nourrit la faune.
Sur des milliards d’années une partie de la flore se transforme en charbon, une partie de
la faune en pétrole, énergies fossiles qui sont du soleil en bouteille, fils de la gravité.


Un humain faisant un effort physique de l’ordre de la centaine de watt est mu par le
métabolisme de la cellule musculaire qui « brûle » le glucose qu’il a dans le sang réduit par
l’oxygène que son sang transporte dans les globules rouges.


Un moteur thermique mille fois plus puissant brûle le pétrole ou le charbon avec l’oxygène de l’air.


Tous deux consomment de l’énergie solaire en bouteille, fille de la gravité, l’une
renouvelable à l’échelle de temps humaine, l’autre non.


Au temps des pyramides seule l’énergie musculaire était disponible, faible mais
indéfiniment renouvelable sur des millénaires.
Les constructeurs devaient donc en tirer le meilleur parti, sans pouvoir se permettre le
gaspillage énergétique que nous pratiquons aujourd’hui.


Pour cela ils mirent au point des méthodes de travail basées sur la conservation de
l’énergie.

De grands anciens nos ont laissé leurs pyramides témoignage de leur savoir.
Quel sera l’héritage dans cinq millénaires des énergies fossiles que nous dévorons?

 

Energie potentielle:
Soit un lecteur qui a eu l’audace de monter sur sa chaise,
Il vient d’acquérir une énergie potentielle Ep qui s’exprime par le produit de la hauteur H de la chaise, sa masse et l’accélération de la pesanteur = G.


Ep = M × H × G


Ep en joules quand M en kg , H en mètres et G = 9,81 mètres/s²

Chute des corps:

Encore plus audacieux il se laisse tomber au sol
Pendant le court instant de sa chute, il acquiert une énergie cinétique qui s’exprime par
le produit de sa masse M, le carré de sa vitesse de chute V le tout divisé par deux.


Ec = 1/2 × M × V²


Ec en joules quand M en Kg et V en mètres/ seconde


Courageux mais pas téméraire, il aimerait bien connaître sa vitesse avant de s’écraser au
sol,
Il applique, de façon simplifiée, le premier principe de la thermodynamique énoncé par
Sadi Carnot :


Dans toute transformation il y a conservation de l’énergie.


Donc en arrivant au sol, son énergie cinétique est égale à l’énergie potentielle qu’il avait
sur sa chaise.


M × H × G = 1/2 × M × V²


Placée de chaque côté de l’égalité
la masse s’élimine, il en découle finalement:


V = √ 2 × 9,81 × H
ou encore V = 4,43 × √H, H en mètres, V en m/s

ou V = 16 × √H avec H en mètres, V en km/h.


Curieux, le lecteur aimerait connaître la durée de sa chute:
Dans un mouvement linéaire à accélération constante la vitesse est le produit de
l’accélération par le temps:


V = G × T


Si l’on remplace V par G × T dans l’égalité précédente on trouve:


T = √ 2 × H/G ou T = 0,45 × √ H


Une fois au sol, le lecteur pour ne pas se casser une jambe aura pris soin d’amortir sa
chute en faisant jouer ses muscles.
Ce faisant en vertu de la conservation de l’énergie, il aura dans son corps transformé son
énergie cinétique en chaleur. Tout lecteur ayant fait du « stepping » le sait bien !



En résumé un lecteur de 70 kg montant sur sa chaise à 0.6 m vient d’acquérir une énergie potentielle de 70 × 9,81 × 0,6 = 412 joules en faisant un travail de la même valeur, ce qui lui donne droit à l’arrivée au sol à une vitesse de 3,43 m/s ou 12,35 km/h sa chute n’aura duré que 0,35 s.


S’il répète ce manège toutes les secondes, il développe une puissance de 0,412 kw, il
sera vite fatigué !
Par contre en prenant 4 s il développera
une puissance de 0,1 kw et pourrait avec un peu
d’entraînement faire ça toute une journée de travail.


Pour que le bagage soit complet on y ajoute
le principe d’Archimède que tout le monde
connaît, depuis le temps, mais qui ne s’appelait ni ne s’énonçait ainsi sous les pharaons
de la IV° dynastie :


Tout corps plongé dans un liquide, reçoit une poussée verticale dirigée de bas en haut
égale au poids de liquide déplacé.


Ce principe reçoit une traduction dynamique:
Un flotteur dont le tirant d’eau est de H mètres se met à osciller s’il est déplacé
verticalement avec une période T = 2 × √H , T exprimé en secondes

flotteur
Je viens de vous exposer tout le bagage des sciences physiques dont ont fait preuve les
constructeurs de pyramide, aujourd’hui tous les élèvent sortant du niveau des études secondaire sont sensés en savoir autant.