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Physique
Cours : Physique > Chapitre 5
Leçon 7: Travail & énergie- Travail et énergie : Introduction
- Energie cinétique et énergie potentielle
- Conservation de l'énergie
- Qu'est-ce que le travail ? Qu'est-ce que l'énergie ?
- Qu'est-ce que l'énergie cinétique ?
- Utilisation de la formule de l'énergie cinétique
- Qu'est-ce que l'énergie potentielle de pesanteur ?
- Qu'est-ce que la conservation de l'énergie ?
- Travail et relation travail - énergie
- Calcul de la variation d'énergie cinétique sous l'effet d'une force
- Résumé : théorème de l'énergie cinétique
- Travail et transfert d'énergie
- Travail d'une force : Exemples
- Le travail vu comme l'aire sous la courbe F(x)
- Calculer le travail à partir d'une force ou d'un graphique de position
- Calculer le travail effectué par une force
- Révisions : introduction à la notion de travail
- Energie thermique dissipée en présence de frottements
- Qu'est-ce que l'énergie thermique dissipée ?
- Énergie et force de frottement
- Force conservative
- Déterminer la variation d'énergie potentielle de pesanteur
- Résumé : énergie potentielle de pesanteur et forces conservatives
- Puissance
- Qu'est-ce que la puissance ?
- Relation entre puissance et énergie
Révisions : introduction à la notion de travail
Réviser les concepts clés et les compétences attendues concernant l'énergie et le travail. Comprendre pourquoi l'aire sous la courbe $F$($x$) est égale au travail et comment une force et un déplacement peuvent fournir un travail.
Termes clés
| Terme (symbole) | Définition |
|---|---|
| Énergie (E) | Mesure de la capacité d'un système à fournir un travail. Dans le système international (SI), son unité est le joule (start text, J, end text). |
| Travail (W) | Variation d'énergie obtenue par transfert d'énergie entre deux systèmes. Cette grandeur scalaire s'exprime en joules (start text, J, end text). |
| Joule (start text, J, end text) | Unité SI de l'énergie. Pour appliquer une force nette de 1, start text, N, end text sur un objet sur une distance de 1, start text, m, end text, il faut fournir 1, start text, J, end text d'énergie. 1, start text, J, end text, equals, 1, start text, N, end text, dot, 1, start text, m, end text, equals, 1, start text, k, g, end text, dot, start fraction, start text, m, end text, squared, divided by, start text, s, end text, squared, end fraction |
Formules
| Formule | Symboles utilisés | En clair |
|---|---|---|
| W, equals, F, d, cosine, theta | W est le travail fourni à un objet, F est l'intensité de la force appliquée sur l'objet, d est la valeur absolue du déplacement de l'objet et theta est l'angle entre les vecteurs de force F et de déplacement d. | Le travail est égal au produit du déplacement d'un objet et de la composante parallèle au déplacement de la force exercée sur l'objet. |
| W, equals, delta, E | W est le travail et delta, E est la variation d'énergie. | Le travail est égal à la variation d'énergie d'un système. |
Comment déterminer le travail à partir d'une représentation graphique de la force en fonction du déplacement – F(x)
La force exercée sur un objet peut être représentée graphiquement en fonction de la position de l'objet. Le travail est alors égal à l'aire comprise entre la courbe F(x) et l'axe des abscisses. Si l'aire se trouve au-dessus de l'axe des abscisses, alors le travail est positif. Si l'aire se trouve en dessous, alors le travail est négatif. Si la force n'est pas constante, il est possible de diviser la courbe en sections de forme simple et de faire la somme des travaux de chacune de ces sections. Par exemple, sur la figure 1 représentant la force en fonction de la position de l'objet, on peut ajouter les aires A, start subscript, 1, end subscript et A, start subscript, 2, end subscript pour déterminer le travail total fourni à l'objet sur la distance d, start subscript, 1, end subscript, plus, d, start subscript, 2, end subscript.
A, start subscript, 1, end subscript est un rectangle de hauteur F, start subscript, o, end subscript et de largeur d, start subscript, 1, end subscript. A, start subscript, 2, end subscript est un triangle rectangle de hauteur F, start subscript, o, end subscript et de base d, start subscript, 2, end subscript. Le travail total fourni à l'objet sur la distance d, start subscript, 1, end subscript, plus, d, start subscript, 2, end subscript se calcule comme suit :
Pour mieux comprendre, allez voir notre vidéo présentant des exemples de calcul de travail à partir de la représentation graphique de la force en fonction du déplacement.
Erreurs courantes et idées reçues
1) On a tendance à oublier que les forces appliquées perpendiculairement au déplacement ne fournissent aucun travail. En effet, comme cosine, 90, degrees, equals, 0, le travail est nul si la force F et le déplacement d sont perpendiculaires, bien qu'une force perpendiculaire puisse modifier la trajectoire de l'objet. Par exemple, si on soulève une caisse posée sur le sol, le sol ne fournit aucun travail à la caisse bien que celle-ci se déplace. C'est parce que la force normale est perpendiculaire au déplacement horizontal de la caisse.
2) On a tendance à oublier ce que signifie le signe du travail. Si le travail fourni à un système est positif, il est dit moteur : le système reçoit de l’énergie provenant de son environnement. Si le travail fourni à un système est négatif, il est dit résistant : le système donne de l’énergie à son environnement. Le travail est négatif lorsque le déplacement et la composante de la force parallèle au déplacement sont de sens opposé.
En savoir plus
Pour plus d'explications sur le travail, allez voir notre vidéo présentant des exemples de calcul du travail d'une force.
Pour vérifier votre compréhension du sujet et commencer à maîtriser ces concepts, entraînez-vous avec les exercices des modules Déterminer le travail à partir d'une représentation graphique de la force en fonction de la position et Calculer le travail d'une force.
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