ch4 travail et puissances mecaniques

CH4 TRAVAIL ET PUISSANCES MECANIQUES
1. Travail d’une force
1.1 Force
Une force est une grandeur vectorielle notée :
Elle possède un point d’application; une direction; un sens; une intensité ( sa valeur )
notée: F unité : le Newton ( N ).
1.2 Travail d’une force constante
Une force est dite constante lorsqu’elle conserve sa direction, son sens, son intensité.
α α
A* * B A * *B
W A B( ) = = F.AB.cosαF en N; AB en m; W en Joules ( J )
F
F
F
F
F
ABF.

Le travail W A B( ) effectué par une force constante au cours d’un déplacement
de son point d’application est le produit scalaire
Exercice 1
Le travail est une grandeur algébrique :
Si 0 < α< π/2 rad , 0 < cos α< 1 W > 0 est une force motrice.
Elle participe au déplacement de son point d’application. Le travail est moteur.
Si π/2 < α< πrad -1 < cos α< 0 W < 0. est une force résistante.
Elle ne participe pas au déplacement de son point d’application. Le travail est
résistant.
Le travail d’une force constante est indépendant du trajet suivi. Il ne dépend que de la
position initiale et de la position finale du point d’application de cette force.
Exemple : le travail de la force de pesanteur.
Exercice 2
AB
ABF.
F
F
F

1.3 Travail d’une force appliquée à un solide en rotation
1.3.1 Travail d’une force de moment constant.
Axe Δ
Droite d’action de
r O
A
Le moment d’une force notée T est le produit de F par la distance r séparant le
point d’application de la force de l’axe de rotation Δ.
T = F.r T en Newton-mètre ( N.m ) ; F en N; r en m.
Le travail d’une force , de moment constant T, au cours d’une rotation
d’angle θ autour d’un axe fixe Δ est le produit T. θ
W ( T ) = T. θW en Joules ( J ); T en N.m; Θen rad ( toujours ).
F
F
F

1.32 Travail d’un couple de moment constant
A B
O
= -
Un couple de forces : deux forces de même direction avec des droites d’action
parallèles, sens opposés, même intensité.
Le moment du couple : T ( en N.m )
T = F.AB et W ( T ) = T.θ
Si le couple de forces favorise le mouvement, il est moteur et W > 0 .
Si le couple s’oppose ( freine ) le mouvement, il est résistant et W < 0.
1F
2F
2F
1F

2. Énergie
2.1 Transformations d’énergie
Énergie : Grandeur qui représente la capacité d’un corps ou d’un système à
produire un travail, à élever une température, ….
Différentes formes :
calorifique ( thermique ), électrique, mécanique, chimique,
électromagnétique, nucléaire,…..
Le travail est une transformation d’énergie en une autre forme d’énergie.
Exemple d’une chaîne de transformations
.
Énergie énergie énergie énergie
chimique thermique mécanique électrique
Combustion
de pétrole Turbine à vapeur Alternateur Moteur électrique