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
Vu de l’applet
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

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 ?
 =AB = 2,5 m
Recommencer la manipulation de façon à remplir le tableau de mesures
F (en N)
Travail
(noté W)
100
125
150
175
200
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 °)
cos α
Travail
(noté W)
0
90
En déduire une autre grandeur dont dépend le travail d’une force.
Quand le travail d’une force est-il dit MOTEUR ? RESISTANT ?
180
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 = F  l  cosα
W=
F
 cosα
l
F
l  cosα
W=
cos
Fl
W=
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 :
hauteur de la tour : h = 10 m
bille de masse m = 10 kg
B
B
h
h
B
h 2
h
A
A

P
h
A
135°
C

P
h
C
Le travail du poids dépend-il du chemin parcouru ?
Vérifier que le travail du poids peut s’exprimer par la relation W = m  g  h
Que vaudrait le travail du poids pour une bille se déplaçant de A vers B ?

P
h