Chapitre 7- Les transports : Couple, travail et énergie cinétique -

Chapitre 7- Les
transports : Couple,
travail et énergie
cinétique -
1.Les actions mécaniques
  Effets d’une force s’exerçant sur un solide : mettre
en mouvement, modifier le mouvement, déformer
  Modélisation d’une action mécanique : par une
force représentée par un vecteur qui possède
plusieurs caractéristiques :
- point d’application
- direction,
- sens,
- intensité (en newton de symbole N)
Exemples : 1) L’action de la Terre sur un solide est
modélisée par le poids . C’est une force qui
s’exerce au centre de gravité, verticale et dirigée
vers le bas. Son intensité est liée à la masse par
P = mxg
avec m en kg ,P en N, et g =9,8 N.kg-1 intensité de
la pesanteur
Calculer le poids de la voiture de masse 800 kg.
2) Frottement entre solides
3) Frottement fluide
  Couple de forces : représenté par deux forces de
droite d’action parallèles, de sens contraire, et de
même valeurs.
Un couple de forces peut
mettre un solide en rotation
ou modifier sa vitesse
de rotation.
  Moment d’une force par rapport
à un axe Δ
  Moment d’un couple de forces
Le moment M du couple de forces
qui s’exerce sur un solide en
rotation caractérise l’effet de
ces forces sur la rotation du solide
2.Travail et puissance d’une force constante
et d’un couple constant
  Travail et puissance d’une force constante
  Différents cas envisageables selon la valeur de α
  Travail et puissance d’un couple
3. Variation d’énergie cinétique et travail
  La variation d’énergie cinétique d’un solide pour un
déplacement de A à B est égale au travail des
forces extérieures :
Un travail ou un couple moteur augmente l’énergie
cinétique du solide
Un travail ou un couple résistant diminue l’énergie
cinétique du solide
4. Conservation ou non conservation de l’énergie
mécanique
En l’absence de frottements ou de forces motrices
l’énergie mécanique Em d’un solide reste constante: elle
se conserve.
En présence de frottements, elle diminue et sa variation
correspond au travail résistant des forces de frottement.
L’énergie perdue est transférée sous forme de chaleur
au milieu extérieur.
5. Principe fondamental de la dynamique
Ce principe traduit l’effet d’une force constante ou
d’un couple constant sur le mouvement.
  Force et accélération linéaire
  Couple et accélération angulaire
6. Force de résistance aérodynamique
Lorsque qu’un solide se déplace dans un fluide, une force de
résistance aérodynamique s’oppose au déplacement.
Cette force dépend du fluide, de la forme du solide en
mouvement, et de sa vitesse:
  Remarque : cette force de résistance
aérodynamique est une force de frottement fluide.
Elle peut se mettre sous la forme : Frés= h x v2
Cette force de frottement est proportionnelle au
carré de la vitesse et le coefficient h lui-même
dépend du fluide et des caractéristiques
géométriques du solide.
En comparant les deux expressions de cette
force donner l’expression de h.