11 travail et puissance

11. Travail et puissance Physique passerelle Page 1 sur 8
11 Travail et puissance
Physique passerelle
hiver 2016
1. Travail
Définition du travail en physique :
énergie fournie lorsqu’une force déplace un objet.
Le travail en physique est donc intimement lié à un déplacement :
• Si la force s’exerce dans le sens du déplacement, le travail est positif :
⋅
• est le travail en joules [J]
• est la force exercée en newtons [N]
• est la distance parcourue en mètres [m]
• Si la force s’oppose au déplacement, le travail est négatif :
⋅
•
est le travail en joules [J]
•
est la force exercée en newtons [N]
• est la distance parcourue en mètres [m]

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• Si la force est perpendiculaire au déplacement, le travail est nul :
0
•
est le travail en joules [J]
• Si la force s’exerce avec un angle  par rapport au déplacement, le travail vaut :
⋅
⋅
cos
(page 133)
• est le travail en joules [J]
• est la force exercée en newtons [N]
• est la distance parcourue en mètres [m]
• est l’angle en degrés [°] entre la force et le déplacement
Exemple 1 : Calculer le travail à effectuer pour soulever une masse de 5 kg d’une hauteur de 3 m.
Exemple 2 : Calculer le travail effectué par un cycliste de 70 kg, pour monter une pente de 10 km
formant un angle de 6° avec l’horizontale, s’il subit une force de frottement de 100 N.
Le travail peut aussi se mesurer en kilowattheures :
1
kWh
3
600
000
J
(page 166)

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2. Puissance
Définition de la puissance en physique :
quantité de travail fournie par unité de temps.
La puissance se mesure en watts :
(page 133)
• est la puissance en watts [W]
• est le travail en joules [J]
• est la durée du processus en secondes [s]
Exemple : Quelle est la puissance moyenne fournie par un haltérophile qui soulève, à vitesse
constante, 250 kg sur une distance de 2,1 m en 3 secondes ?
Si une force s’exerce dans le sens du déplacement d’un MRU, la puissance vaut :
⋅
• est la puissance en watts [W]
• est la force en newtons [N]
• est la vitesse en mètres par seconde [m/s]
Exemple 1 : Calculer la puissance motrice d’une voiture roulant à 72 km/h sur une route horizontale en
subissant une force de frottement constante de 900 N.
Exemple 2 : Un parachutiste de 60 kg chute jusqu’à atteindre la vitesse limite de 55 m/s. Quelle est
alors la puissance dissipée par la résistance de l’air ?

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3. Problèmes particuliers
Problème 1 (examen d’hiver 2009)
Problème 2
La Peugeot 208 T16 Pikes Peak (2013) illustrée ci-contre, dont la
masse est de 875 kg, peut passer de 0 à 100 km/h en 1,8 secondes.
En supposant la force de propulsion constante et en négligeant les
frottements, calculez :
a) L’accélération que cela représente.
b) La force de propulsion développée par le moteur.
c) La puissance du moteur.
d) Le constructeur indique une puissance de 875 ch. Comment
expliquez-vous ce résultat, sachant que 1ch  735,5W ?
Problème 3
Une sauterelle de 3 grammes se propulse horizontalement et passe de 0 à 4 m/s
sur une distance de 5 cm.
a) Que vaut son accélération ?
b) Que vaut le travail effectué par ses pattes?
c) Que vaut la puissance de ses pattes ?
Problème 4 (examen d’été 2015)

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4. Exercices
Exercice 1 (examen d’été 2009)
Exercice 2 (examen d’été 2015)
Exercice 3 (examen d’été 2012)
Exercice 4
Quel personnage doit fournir le plus grand travail pour hisser son sac sur le pont ?
Exercice 5
a) Lequel des deux personnages doit exercer la plus grande force sur le timon du char ?
b) Lequel doit fournir le plus grand travail au chariot pour monter la rampe ?
Exercice 6
Pour déplacer un char sur une route plane, il faut exercer une force de 250 N.
a) Pour quelle raison doit-on exercer une force ?
b) Quel est le travail de cette force pour un déplacement de 1 km ? Rép. : 250’000 J
Exercice 7
Une personne pousse un chariot de 5 kg sur le sol horizontal en exerçant une force de 20 N dans la
direction du déplacement du chariot.
a) calculer le travail de cette force sur un déplacement de 250 m. Rép. : 5000 J
b) Calculer la puissance moyenne développée si le trajet s’effectue en 3 min. Rép. : 27,8 W
c) Calculer le travail de la force de pesanteur du chariot durant ce déplacement. Rép. : 0 J