Travail d`une force - Académie de Nancy-Metz

Groupe de Travail T ST2S
Cette activité est proposée en T.P.
- Dans une première partie, les élèves sont amenés, en utilisant une applet, à trouver la relation donnant
le travail d‘une force constante en étudiant l’influence des différents paramètres.
- Dans une deuxième partie, les élèves montrent que le travail est indépendant du chemin parcouru et
retrouvent la relation donnant le travail du poids.

Groupe de Travail T ST2S
Thème n° 6 : Energie mécanique et sécurité routière
CHAP I : LE TRAVAIL D’UNE FORCE
I . Travail d’une force vectoriellement constante au cours d’un déplacement rectiligne
Utilisation de l’applet à l’adresse http://sites.univ-provence.fr/~laugierj/premiere/travail2.htm
1ère manipulation
Amener le point M sur le point A (AM= = 0,00 m)
Amener le point C sur la droite (AB) (angle BMC=0°)
On déplace maintenant l’objet de A à B
Relever la valeur du travail W de la force
F
pour les différentes distances parcourues :
(en m)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Travail
(noté W)
En déduire une grandeur dont dépend le travail d’une force.
2ème manipulation
On évalue le travail de la force
F
au cours d’un déplacement constant =AB = 2,5 m
Augmenter l’intensité de la force
F
telle que F = 125 N
Que vaut le travail de la force
F
au cours de ce déplacement ?
Recommencer la manipulation de façon à remplir le tableau de mesures
F (en N)
100
125
150
175
200
Travail
(noté W)
En déduire une autre grandeur dont dépend le travail d’une force.
3ème manipulation
On évalue le travail de la force
F
au cours d’un déplacement constant (AB = 2,5 m) et une intensité de la force
F
constante
(F=100 N)
On donne à l’angle BMC la valeur 0°.
Que vaut alors la valeur du travail de la force au cours de ce déplacement AB ?
Recommencer la manipulation de façon à remplir le tableau de mesures :
α
(en °)
0
90
180
cos
α
Travail
(noté W)
En déduire une autre grandeur dont dépend le travail d’une force.
Quand le travail d’une force est-il dit MOTEUR ? RESISTANT ?
Vu de l’applet

Groupe de Travail T ST2S
Expression du travail d’une force constante sur un déplacement rectiligne :
A l’aide des observations précédentes, justifier le choix de la relation donnant le travail d’une force constante lors d’un déplacement
rectiligne :
W =
cosαlF 
W=
cosα
l
F
W=
cosαlF
W=
lF
cos
II . Travail du poids d’un corps pour un déplacement quelconque
Evaluer le travail du poids
P
pour aller du point B au point A sur les 3 trajets différents :
Le travail du poids dépend-il du chemin parcouru ?
Vérifier que le travail du poids peut s’exprimer par la relation W =
hgm 
Que vaudrait le travail du poids pour une bille se déplaçant de A vers B ?
P
h
A
B
135°
h
bille de masse m = 10 kg
hauteur de la tour : h = 10 m
P
h
A
h
B
C
B
P
h
A
h
C
2h