2ème SEQUENCE : TRAVAIL ET ENERGIE L'ESSENTIEL

Le travail d'une force constante

Une force ne peut travailler que si son point d'application se déplace. On définit le travail d'une force comme le produit scalaire du vecteur force par le vecteur déplacement :



: travail (J)
 : force (N)
: déplacement (m)

Selon l’angle formé entre la force et le déplacement, un travail peut être moteur (positif), résistant (négatif) ou nul. Ces trois situations sont représentées ci-dessous :

Travail moteur Travail résistant Travail nul

Travaux à connaître et à savoir établir :

Travail du poids :

où m est la masse du corps (en kg), ZA et ZB les altitudes des points A et B (en m) et g0 l’intensité du champ de pesanteur (en m.s-2)

Travail d’une force électrostatique :

où q est la charge de la particule (en C), VA et VB les potentiels électriques des points A et B (en V) et UAB la tension entre les points A et B (en V).

Travail des frottements :

où f est la force de frottements (en N), AB le déplacement (en m).

Le travail du poids ne dépend que de la dénivellation subie entre A et B. Le travail de la force électrostatique ne dépend que de la tension existant entre A et B. Ces deux travaux ne dépendent donc pas du chemin suivi pour aller de A vers B. Le poids et la force électrostatique sont des forces dites conservatives.

Le travail de la force de frottements dépend du chemin suivi pour aller de A vers B. La force de frottement n’est pas conservative.

Energies

Energie cinétique : c’est l’énergie liée à la vitesse d’un corps

EC = 
EC : énergie cinétique (en J) m : masse du corps (en kg) v : vitesse instantanée du corps (en m.s-1)

Energie potentielle de pesanteur : c’est l’énergie cinétique susceptible d’être libérée par un corps lors d’une chute libre. On peut démontrer son expression :

EPP = m x g0 x z
EPP : énergie potentielle de pesanteur (en J) m : masse du corps (en kg) g0 : intensité du champ de pesanteur (en m.s-2) z :