Vidéo question :: Énergie potentielle gravitationnelle Physique

Transcription de la vidéo

Un oiseau survolant la mer a un poids de 15 newtons et une énergie potentielle gravitationnelle constante de 765 joules. À quelle distance au-dessus de la mer l’oiseau vole-t-il ?

Dans cette question, on nous dit qu’un oiseau vole au-dessus la mer. Et il pèse 15 newtons. Il a également une énergie potentielle gravitationnelle constante de 765 joules. On nous demande de trouver à quelle distance au-dessus de la mer vole cet oiseau.

Donc, voici la mer. Voici ce qui est censé ressembler à un oiseau. Et ceci est la hauteur à laquelle il vole. On la note ℎ. Dans la question on nous dit que l’oiseau a un poids 𝑊 de 15 newtons. On sait également qu’il a une énergie potentielle gravitationnelle constante – que l’on note 𝐸 indice 𝑔 – de 765 joules.

On peut à présent faire appel aux formules impliquant le poids et l’énergie potentielle gravitationnelle pour nous aider à résoudre ce problème. Tout d’abord, regardons le poids. Le poids d’un objet 𝑊 est défini comme la masse de cet objet 𝑚 multipliée par l’intensité du champ gravitationnel 𝑔.

Ensuite, voyons l’énergie potentielle gravitationnelle. L’énergie potentielle gravitationnelle d’un objet est définie comme la masse de l’objet 𝑚 multipliée par l’intensité du champ gravitationnel 𝑔 multipliée par la hauteur à laquelle l’objet se situe, ℎ. Cette hauteur est généralement mesurée par rapport à la surface de la Terre, et dans ce cas par rapport à la mer.

Maintenant, on peut remarquer que l’équation de l’énergie potentielle gravitationnelle contient un facteur 𝑚𝑔. Cela ressemble exactement au 𝑚𝑔 dans l’expression du poids. Par conséquent, on peut remplacer le 𝑚𝑔 dans l’équation de l’énergie potentielle gravitationnelle par le poids. Ainsi, l’énergie potentielle gravitationnelle de l’objet devient son poids 𝑊 multiplié par sa hauteur ℎ.

Dans cette question, on cherche à trouver cette hauteur. On va donc réorganiser cette équation. On divise les deux côtés par 𝑊. Et les 𝑊 du côté droit s’annulent, ce qui nous laisse avec 𝐸 indice g sur 𝑊 est égal à ℎ. Il ne reste donc qu’à remplacer avec les valeurs numériques. On obtient 765 joules divisé par 15 newtons, soit la hauteur à laquelle l’oiseau vole.

Par ailleurs, dans la question, on nous dit que l’énergie potentielle gravitationnelle est constante. Cela signifie que tout ce qui se trouve à droite de l’équation est également constant. Bien sûr, la masse de l’oiseau est constante. Ce n’est pas comme s’il prenait ou perdait du poids en vol. La valeur de 𝑔, l’intensité du champ gravitationnel de la Terre, est déjà une constante. Et enfin, la hauteur de l’oiseau doit également être constante.

Donc, la question nous dit que l’oiseau vole à une hauteur constante. Et on cherche à trouver cette hauteur. En calculant la fraction, on obtient une hauteur de 51 mètres.

Très rapidement, comment sait-on que la réponse obtenue est en mètres ? Et bien, on utilise ici des unités standard. On sait que l’unité standard du poids est le newton. On sait que l’unité standard de l’énergie est le joule. Et donc notre réponse finale sera dans l’unité standard pour la hauteur, qui se trouve être une distance. Et l’unité standard de distance est le mètre. Par conséquent, notre réponse finale est que l’oiseau vole à une hauteur de 51 mètres.