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Séance de cours

Conservation de l'énergie en physique

Dans cours

PHYS-101(c): Physique générale : mécanique (IN)

Le but du cours de physique générale est de donner à l'étudiant les notions de base nécessaires à la compréhension des phénomènes physiques. L'objectif est atteint lorsque l'étudiant est capable de prévoir quantitativement les conséquences de ces phénomène ...

Description

Cette séance de cours couvre le concept de conservation de l'énergie, en se concentrant sur le travail effectué par les forces et la transformation entre l'énergie potentielle et cinétique. L'instructeur discute de divers exemples, tels qu'une expérience de canon à vide et le calcul de la vitesse finale d'une balle de ping-pong tirée à partir du canon. À travers des explications théoriques et des démonstrations pratiques, la séance de cours met l’accent sur le principe fondamental selon lequel l’énergie est conservée dans des systèmes isolés, quelles que soient les forces spécifiques en jeu.

Enseignant·e·s (3)

Sylvain Bréchet

Sylvain Bréchet est né le 13 octobre 1981 à Moudon (lieu d'origine Epesses, VD). Il a obtenu un Master de physique à l'EPFL en 2005. Il est allé à Cambridge pour y effectuer une thèse en cosmologie théorique de 2005 à 2009 sous la direction du Prof. Anthony Lasenby (FRS) et du Prof. Michael Hobson au Cavendish Laboratory de l'Université de Cambridge. Il est revenu à l'EPFL où il est depuis 2010 chargé de cours et collaborateur scientifique à l'institut de physique de la matière condensée. Il a enseigné la mécanique classique, la relativité restreinte et la thermodynamique à des étudiants en génie mécanique, en génie électrique et en physique. Il rédige actuellement un ouvrage de thermodynamique.

Christophe Marcel Georges Galland

J'ai étudié à l'Ecole Polytechnique Paris (X2003) et obtenu mon doctorat en 2010 à l'ETH Zurich pour une thèse en optique quantique sur les nanotubes de carbone, dans le groupe de photonique quantique du Prof. Ataç Imamoglu. En tant que chercheur postdoctoral au Los Alamos National Lab (États-Unis), j'ai étudié la photophysique des boîtes quantiques individuelles dans les groupes de Victor Klimov et Han Htoon. J'étudiais les mécanismes responsables des fluctuations de fluorescence et comment les contrôler. J'ai ensuite rejoint l'Université du Delaware et le groupe de Michael Hochberg pour travailler dans le domaine émergent de l'optique quantique intégrée. Je menais des projets internationaux tels que la réalisation d'une source sur puce de photons corrélés intégrant des filtres optiques et des démultiplexeurs. De 2013 à 2016, je travaillais à l'EPFL dans le groupe du Prof. Kippenberg dans le domaine de l'optomécanique quantique avec une bourse Ambizione du Fonds national suisse pour la recherche scientifique (FNS). Mon travail s'est concentré sur la création d'états vibrationnels non classiques d'oscillateurs mésoscopiques et sur l'amplification des vibrations dans les molécules. Depuis mai 2017, je dirige le Laboratoire de Nano-Optique Quantique à l'EPFL en tant que professeur financé par le FNS au sein de l'Institut de Physique. Mon équipe étudie deux phénomènes principaux: (i) la dynamique vibrationnelle des molécules couplées à des cavités plasmoniques à l'échelle nanométrique, et (ii) les corrélations non classiques médiées par des quanta individuels de vibrations cristallines -- à température ambiante. Nous utilisons des outils spectroscopiques de pointe tels que les lasers femtosecondes et les compteurs de photons uniques pour obtenir de nouvelles informations sur la dynamique à l'échelle sub-nanométrique.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Mécanique (science): Mécanique newtonienne

Thermodynamique: Statistical mechanics

Concepts associés (32)

Énergie potentielle

L'énergie potentielle d'un système physique est l'énergie liée à une interaction, qui a la capacité de se transformer en d'autres formes d'énergie, le plus souvent en énergie cinétique, une énergie de mouvement. La force qui modélise l'interaction est une force conservative c'est-à-dire que son travail ne dépend pas du chemin suivi lors du déplacement, mais uniquement du point de départ et du point d'arrivée : .

Énergie potentielle électrostatique

L'énergie potentielle électrostatique (ou simplement énergie électrostatique) d'une charge électrique q placée en un point P baignant dans un potentiel électrique est définie comme le travail à fournir pour transporter cette charge depuis l'infini jusqu'à la position P. Elle vaut donc : si l'on se place dans le cas où les sources générant le potentiel électrique V sont distribuées dans une région bornée de l'espace, ce qui permet d'attribuer une valeur nulle du potentiel à l'infini.

Travail d'une force

Le travail d'une force est l'énergie fournie par cette force lorsque son point d'application se déplace (l'objet subissant la force se déplace ou se déforme). Il est responsable de la variation de l'énergie cinétique du système qui subit cette force. Si par exemple on pousse une bicyclette, le travail de la poussée est l'énergie produite par cette poussée. Cette notion avec ce nom fut introduite par Gaspard-Gustave Coriolis. Le travail est exprimé en joules (J) dans le Système international.

Énergie cinétique

En physique, l' est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement dans un référentiel donné. L'énergie cinétique n'est pas un invariant galiléen, c'est-à-dire que sa valeur dépend du référentiel choisi. Son unité est le joule. L'énergie cinétique d'un point matériel dans un référentiel galiléen est égale au travaux des forces appliquées pour faire passer le point du repos à un mouvement. vignette|Les wagons des montagnes russes possèdent une énergie cinétique maximale en bas de leur parcours.

Système fermé

Un système fermé est un système . Le terme renvoie souvent à un système idéalisé où la clôture est parfaite. En réalité, aucun système ne peut être complètement fermé ; il y a seulement divers degrés de fermeture. En thermodynamique, un système fermé peut échanger de l'énergie sous forme de chaleur et/ou de travail, mais pas de la matière, avec ses environnements. En revanche un système isolé ne peut pas échanger de chaleur, de travail ou de la matière avec son environnement, tandis qu'un système ouvert peut échanger de la chaleur, du travail et de la matière.

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Séances de cours associées (31)

Formes d'énergie, Théorème de l'énergie cinétique (I)

Introduit des formes d'énergie, de conservation d'énergie et de transformation cinétique de l'énergie, illustrées par des exemples et des expériences.

Conservation de l'énergie et potentiel de la force

Explore l'énergie cinétique, le travail, le potentiel de la force et la stabilité de l'équilibre en mécanique, en mettant l'accent sur la conservation de l'énergie et l'impact de la force sur les systèmes.

Travail et énergie: mécanique

Explore le travail dans la mécanique, l'énergie cinétique et potentielle, les forces conservatrices, et la conservation de l'énergie mécanique.

Énergie potentielle gravitationnelle : conservation et exemples

Explore le potentiel gravitationnel de conservation d'énergie, le travail par des forces extérieures, et des exemples comme un bloc coulissant sur une table.

Mécanique: Travail, Puissance, Énergie, Équilibre

Couvre les concepts de travail, de puissance, d'énergie, d'équilibre et de stabilité en mécanique.

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Stefano Rusponi

Education: • 1999 Doctoral degree in Physics obtained at the Physics Department, University of Genova PhD thesis title: “STM study of nanostructures induced by ion sputtering on noble metals”. • 1994 University degree in Physics achieved at the Physics Department, University of Genova. Final mark: 110/110 cum laude Diploma thesis title: “A project for a new method of EELS spectroscopy”. • 1988 High school at the Liceo Scientifico G. P. Vieusseux in Imperia. Final mark: 60/60. Research career plan: • 2016 – present MER: Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in the group of Prof. Harald Brune • 2003 – 2016: 1er. Assistant: Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in the group of Prof. Harald Brune • 2000-2003: Assistant: Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) under the direction of Prof. Harald Brune • 1999-2000: Research associate: Max-Planck-Institut of Stuttgart under the direction of Prof. Klaus Kern Miscellaneous of professional activities: a) Review panel • Member of the Elettra proposal review panel • Member of the committee of the EDPY doctoral school in Physics at the EPFL b) Co-worker in the building of the X-Treme beamline: c) Referee for scientific journals: • Nat. Commun., Phys. Rev. Lett., Phys. Rev. B, J. Appl. Phys., Surf. Sci., J. Magn. Magn. Mater. Funding record a) Funding awarded • Quantum Properties of Nanostructures at Surfaces, FNS 200020-157081/1; (01/10/2014 – 31/09/2017); total amount attributed: 832'558 CHF; co-applicant • Controlling magnetic anisotropy by interfacial coupling, FNS 200021_146715/1; (01/01/2014 – 31/12/2016); total amount attributed: 367'800 CHF; co-applicant • Self-assembled bi-metallic magnetic pillar superlattices with enhanced blocking temperature, SER C10.0135; (01/08/2011 – 01/08/2013); total amount attributed: 170'000 CHF; co-applicant • Magnetic and Catalytic Properties of Surface Supported Metallic Nanostructures, FNS 200020-120493/1; (01/04/2008 – 31/03/2010); total amount attributed: 402'669 CHF; co-applicant • Magnetic and Catalytic Properties of Surface Supported Metallic Nanostructures, FNS 200020-112322/1; (01/04/2006 – 31/03/2008); total amount attributed: 347'633 CHF; co-applicant b) Approved proposals for the allocation of beamtime Swiss Light Source (SLS): main proposer: 9 co-proposer: 4 Elettra: main proposer: 5 co-proposer: 1 European Synchrotron Radiation Facility (ESRF): main proposer: 2 co-proposer: 11 Student supervisor • Co-director of PhD thesis: 4 PhD students

Dimitris Mousadakos: Seeking the smallest room temperature magnets; (in progress)
Romana Baltic: Controlling single atom magnetic anisotropy by interfacial coupling; (in progress)
Alberto Cavallin: Growth and magnetism of nanostructures investigated by STM, MOKE, and XMCD; (Oct. 2013), Thèse N°5941
Sergio Vlaic: Magnetism and atomic scale structure of bimetallic nanostructures at surfaces; (Dec. 2012), Thèse N° 5625

• Supervisor of PhD thesis (without co-direction): 4 PhD students

Anne Lehnert: Magnetism of individual adatoms and of epitaxial monolayers; (Jun. 2009), Thèse N° 4411
Geraud Moulas: Growth and magnetism of 2D bimetallic nanostructures; (Dec. 2008), Thèse N° 4231
Philipp Buluschek: Submonolayer growth of cobalt on metallic and insulating surfaces studied by scanning tunneling microscopy and kinetic Monte-Carlo simulations; (Nov. 2007), Thèse N° 3944
Nicolas Weiss: Propriétés magnétiques de nanostructures de Co adsorbées; (Apr. 2004), Thèse N° 2980

• Supervisor of Master thesis: 6 students • Supervisor of semester projects: 9 students • PhD thesis referee: 2 students

Concepts associés (32)

Énergie potentielle

Énergie potentielle électrostatique