Chap 9 : Forces, travail et puissance en translation

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COURS 1/2
Chap 9 : Forces, travail et puissance en translation
TRANSPORT
Physique
Chimie
I.Le principe de l’inertie : 1re loi de Newton
Tout objet soumis à des forces qui se compensent (ou à aucune force) est :
- Soit immobile, et le restera tant que les forces se compenseront.
- Soit en mouvement rectiligne uniforme et le restera tant que les forces se compenseront.
La réciproque est vraie.
F  0
i
i
Vidéo : C’est pas sorcier - Qu’est-ce que l’inertie ?
Exemple
Axe (Oz) de
projection
Un escaladeur de 68 kg, suspendu dans le
vide, est maintenu équilibre par une corde.
Caractéristiques des forces appliquées sur l’homme par rapport au référentiel terrestre
Symbole et nom de la force :
Point d’application de la force :
Direction de la force :
Sens de la force :
Intensité de la force (ou norme du vecteur) :
Symbole et nom de la force :
Point d’application de la force :
Direction de la force :
Sens de la force :
Intensité de la force (ou norme du vecteur) :
Relation vectorielle des forces en équilibre dans un référentiel galiléen :
Projection sur l’axe (Oz) :
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Physique
Chimie
II.Le principe fondamentale de la dynamique : 2ième loi de Newton
Dans un référentiel galiléen, la force F Total résultant de la somme des forces appliquées au
corps ( F = F1 + F2 +…+ Fn ) est égale à la masse m multiplié par l’accélération a :
FTotal   Fi  m.a
i
Rappel de 1re : Définition de l’accélération moyenne:
m.s-2
m.s-1
Avec
a : Accélération moyenne du véhicule.
v : Variation de vitesse entre la vitesse finale vf et la vitesse initiale.
t : Durée du parcourt entre l’instant initial ti et l’instant final tf .
v v f  vi
a

t t f  ti
s
Pour un mouvement uniformément accéléré (a = constante) alors :
La vitesse instantanée v à un instant t est donnée par :
vitesse
m.s-1
v  a  t  v0
Accélération
m.s-2
v (m.s-1)
Vitesse initiale
m.s-1
temps
s
v0
t (s)
La distance parcourue d à un instant t est donnée par :
temps
s
distance
m
d 
1 2
a  t  v0  t
2
Accélération
m.s-2
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d (m)
Vitesse initiale
m.s-1
t (s)
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Chimie
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III.Travail d’une force pour un mouvement rectiligne
Dans la vie de tous les jours, on associe la notion de travail à la notion d’effort. Lorsque la force exercée
sur un mobile a un effet sur la valeur de la vitesse du mobile, on dit qu’elle travaille.
Le travail d'une force représente l’énergie en joule apportée par cette force
au cours d’un mouvement.
Travail d’une force :
Le travail d’une force exercée sur un mobile au cours d’un déplacement d’un point A vers un point B
est donné par :
A
RN
f

F
B
Travail de la
force (J)
P
Intensité de
la force (N)
N
Distance
Parcourue (m)
Travail d’une force F de même sens que le mouvement :
W F AB 
 F . AB
Travail d’une force f de sens opposé au mouvement :
W  f AB 
 f . AB
Travail d’une force R N orthogonale au mouvement :
W RN AB 

0
Dans cet exemple le travail du poids est nul, ce n’est pas le cas pour un objet qui monte ou descend.
Travail du poids pour un objet qui monte ou qui descend
Pour un objet qui descend :
Travail du
poids (J)
Pour un objet qui monte :
W PAB 
Masse (kg)
A
m g h
Intensité de la
hauteur
pesanteur (N.kg-1) parcourue (m)
W PB A 
Energie cinétique :
m g h
1
 m  v2
2
Energie potentielle :
Ep  m  g  z
Energie mécanique :
Ep  Ec  Ep
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P
h
zA
h = zA - zB
Rappels de 1re:
Ec 
zA
 Travail du poids !
B
zB
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Chimie
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IV.Théorème de l’énergie cinétique
La variation d'énergie cinétique EC entre deux positions A et B est égale à la somme des travaux des
forces extérieures appliquées au solide entre les positions A et B.
Variation de l’énergie
cinétique (J)

Ec  EcB  Ec A   W Fi
i
Somme des travaux
des forces (J)
V.Puissance d’une force de traction

Soit une force de traction résultante F sur un mobile se déplaçant à la vitesse v.

F
A
Puissance (W)
vitesse (m.s-1)
B
P  F.v
La puissance P fournie par la force F est donnée par :
Intensité
de la force (N)
Conversion de puissance : 1 Cheval = 1 Ch = 736 W
Démonstration :
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P
énergie

durée

W F
 A  B  F. AB  F. AB  F.v
t
t
t