Chapitre 1
11
Introduction
Nous posons ici les concepts indispensables dont nous nous servirons dans
les chapitres à venir, en tentant de répondre à deux questions :
• Que représente l’énergie ?
• Quelles formes d’énergie manipule-t-on dans une machine ?
1.1 Notion d’énergie
1.1.1 L’énergie
Nous nous attaquons d’emblée à l’une des notions les plus difficiles de toute
la physique : l’énergie.
Nous observons que dans tous les phénomènes, lors de toutes les transformations que nous pouvons observer dans l’univers, il existe une grandeur
qui ne varie pas. Cette grandeur quantifie une propriété abstraite (énergie
vient du grec ἐνέργεια, energeia, soit « activité », « opération ») qui peut
prendre de multiples formes.
Nous avons appris à compter la quantité d’énergie présente dans n’importe
quel volume arbitraire, et nous nous attachons à contrôler sa transformation
d’une forme à une autre. Par exemple, l’énergie électrique stockée dans une
batterie peut être transformée en travail dans un moteur électrique, ce qui
peut servir à actionner un ascenseur, qui peut soulever une charge. Lors de
toutes ces évolutions, la quantité totale d’énergie reste la même (figure 1.1),
un fait qui nous permet par exemple de quantifier la taille minimale de
batterie nécessaire pour soulever une charge donnée.
Ainsi, l’énergie est surtout un concept que nous utilisons pour lire les
transformations que nous observons dans le monde : nous pourrions dire
que c’est « ce qui ne change pas lorsque les choses se transforment ». Pour
l’ingénieur, elle représente surtout la capacité d’un corps à en mettre un
autre en mouvement, de façon unifiée (par exemple avec un déplacement)
ou désordonnée (par exemple avec une excitation chaotique).
Nous mesurons l’énergie en joules (J).
Figure 1.1 – L’énergie chimique stockée dans le carburant qui a été consommé
est exactement égale à l’énergie rejetée par le pot d’échappement, plus l’énergie
dissipée par frottement, plus l’énergie cinétique de la voiture en route. Toute cette
énergie est transformée en chaleur, mais jamais détruite, une fois la voiture arrêtée
(quel qu’en soit le moyen !).
Photo CC-by-sa par Tommi Nummelin (recadrée)
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen
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Introduction
Nous posons ici les concepts indispensables dont nous nous servirons dans
les chapitres à venir, en tentant de répondre à deux questions :
• Que représente l’énergie ?
• Quelles formes d’énergie manipule-t-on dans une machine ?
1.1 Notion d’énergie
1.1.1 L’énergie
Nous nous attaquons d’emblée à l’une des notions les plus difficiles de toute
la physique : l’énergie.
Nous observons que dans tous les phénomènes, lors de toutes les transformations que nous pouvons observer dans l’univers, il existe une grandeur
qui ne varie pas. Cette grandeur quantifie une propriété abstraite (énergie
vient du grec ἐνέργεια, energeia, soit « activité », « opération ») qui peut
prendre de multiples formes.
Nous avons appris à compter la quantité d’énergie présente dans n’importe
quel volume arbitraire, et nous nous attachons à contrôler sa transformation
d’une forme à une autre. Par exemple, l’énergie électrique stockée dans une
batterie peut être transformée en travail dans un moteur électrique, ce qui
peut servir à actionner un ascenseur, qui peut soulever une charge. Lors de
toutes ces évolutions, la quantité totale d’énergie reste la même (figure 1.1),
un fait qui nous permet par exemple de quantifier la taille minimale de
batterie nécessaire pour soulever une charge donnée.
Ainsi, l’énergie est surtout un concept que nous utilisons pour lire les
transformations que nous observons dans le monde : nous pourrions dire
que c’est « ce qui ne change pas lorsque les choses se transforment ». Pour
l’ingénieur, elle représente surtout la capacité d’un corps à en mettre un
autre en mouvement, de façon unifiée (par exemple avec un déplacement)
ou désordonnée (par exemple avec une excitation chaotique).
Nous mesurons l’énergie en joules (J).
Figure 1.1 – L’énergie chimique stockée dans le carburant qui a été consommé
est exactement égale à l’énergie rejetée par le pot d’échappement, plus l’énergie
dissipée par frottement, plus l’énergie cinétique de la voiture en route. Toute cette
énergie est transformée en chaleur, mais jamais détruite, une fois la voiture arrêtée
(quel qu’en soit le moyen !).
Photo CC-by-sa par Tommi Nummelin (recadrée)
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen