1.Travaild'une force constante
Une force qui modélise une action est
caractérisée par sa direction, son
sens et sa norme. Lorsque ces trois
caractéristiques ne varient pas au
cours du temps, la force est dite
constante.
En Physique, le travail d'uneforceestunegrandeuralgébriquequipermetd'évaluer l'effetdel'action sur
l'énergied'un objet en mouvement. Le
travail constitue un mode de transfert
de l'énergie.Ils'exprime en joule (J).
Le travail noté WAB(F ) ou WA→B(F )
d'uneforceconstanteFappliquéeàunsystèmemodéliséparunpointsedéplaçantd'une position A à une
position B est égal au produit scalaire
du vecteur force F représentant la
force par le vecteur déplacement AB
par : WA→B(F) = F.AB Soit
WA→B(F) = F * AB * cos a avec a
angle entre le vecteur force F et le
vecteur déplacement AB.
Unités SI : WA→B(F) est en joule (J), F
en en Newton (N), AB en mètre (m)
Le travail est moteur s'ilestWA→B (F)positif:laforcecontribueaudéplacementdusystème.Letravailestrésistants'il est WA→B(F) négatif :
la force s'opposeaudéplacementdusystème.2.TravaildupoidsLetravaildupoidsd'un objet de masse
m passant d'unealtitudezAàunealtitudezBest:WA→B(P)=m.g.(zA–zB)Lesaltitudes (enmètre,m)sontmesuréessurunaxeorienté(Oz)verslehaut.gestl'intensité de la pesanteur en N/kg
ou m.s-2 et m s'exprimekilogramme (kg).Ennotantladénivallation (différenced'altitude positive) :
WA→B(P) = + mgh si l'objetdescend (travailmoteur)WA→B(P)=-mghsil'objet mobile monte (travail résistant)
3. Forces conservatives et non conservatives
Une force est dite conservative si le
travail de cette force est indépendant
du chemin suivi. Si ce n'estpaslecaselleestalorsditenonconservative.Exemples:LepoidsPestuneforceconservative:WA→B(P)nedépendquedespositionsAetBetpasduparcourssuivientreAetB.Uneforcedefrottementfestnonconservative:opposéeàchaqueinstantauvecteurvitesse,avecunenormefconstante,sontravailWA→B(f)=–f.LdépenddelalongueurdutrajetpourallerdeAàB.4.Energiecinétiqueetthéorèmedel'énergie cinétique L'expressiondel'énergie cinétique Ec (en J) d'unsystèmemodéliséparunpointmatérieldemassem (enkg)sedéplaçantavecunevitessedevaleurv (enm.s-2)estdonnéeci-contre:Ec=1/2m*v**2Enoncéduthéorèmedel'énergie cinétique :
Dans un référentiel galiléen,
la variation d'énergiecinétiqued'un système modélisé par un point
matériel de masse m se déplaçant
d'unpointAàunpointBestégaleàlasommedestravauxdesforcesfappliquéesàluientrelespositionsAetB:ΔEc=∑WA→B(Fi)soitEc(B)–Ec(A)=WA→B(F1)+WA→B(f2)+WA→B(f3)+...Méthodepourrésoudreutilisantlethéorèmedel'énergie cinétique :
- Choisir un référentiel (galiléen)
et préciser le système étudié
- Si ce n'estpasdéjàfait:-dresserl'inventaire des forces
modélisant les actions exercées sur
le système ;
- les représenter sur un schéma en
modélisant le système par un point
- Citer « D'aprèslethéorèmedel'énergie cinétique : » et écrire son
expression générale encadrée ci-dessus,
en remplaçant A et B par les notations
des points pertinents (ceux qui
définissent les limites du déplacement
dans la situation étudiée).
- Si ce n'estpasdéjàfait,exprimerlesénergiescinétiquesencespointspuislestravauxdesforcesentrecespoints.-Enintégrantcesexpressionsdanscelleduthéorèmedel'énergie cinétique
écrite précédemment, conduire le
raisonnement littéral pour aboutir
à l'expressionrecherchée-Réaliserl'application numérique
en portant attention aux unités et c.s.
- Conclure
5. Energie potentielle de pesanteur
Dans le référentiel terrestre,
l'énergiepotentielledepesanteurd'un système est l'énergiequeluiconfèresaposition.L'expression
de l'énergiepotentielledepesanteurestEpp=+mgzenchoisissantaxe (Oz)orientéverslehautetenchoisissantEpp=0Jpourz=0.6.Variationdel'énergie mécanique
- Conservation de l'énergiemécanique:lorsqu'un système est soumis uniquement
à des forces conservatives, son énergie
mécanique Em = Ec + Ep se conserve.
La variation d'énergiemécaniqueaucoursdumouvementestdoncnulle:△Em=0Jc'est à dire Em(A) = Em(B)
Il y a transfert continuel d'énergiecinétiqueenl'énergie en énergie
potentielle et inversement.
- Non conservation de l'énergiemécanique:lorsqu'un système est soumis à des forces
non conservatives, comme les forces de
frottement, son énergie mécanique Em
ne se conserve pas.
La variation d'énergiemécaniqueaucoursdumouvementestégaleàlasommedestravauxdesforcesnonconservatives:△Em=∑WA→B(Finonconservative)Théorèmedel'énergie mécanique
During your visit to our site, NumWorks needs to install "cookies" or use other technologies to collect data about you in order to:
Ensure the proper functioning of the site (essential cookies); and
Track your browsing to send you personalized communications if you have created a professional account on the site and can be contacted (audience measurement cookies).
With the exception of Cookies essential to the operation of the site, NumWorks leaves you the choice: you can accept Cookies for audience measurement by clicking on the "Accept and continue" button, or refuse these Cookies by clicking on the "Continue without accepting" button or by continuing your browsing. You can update your choice at any time by clicking on the link "Manage my cookies" at the bottom of the page. For more information, please consult our cookies policy.