8-_travail_et_energi..

Chap8 : Travail et transferts énergétiques
TS- Mme GARCIA 1/10
1. Travail d’une force
Diaporama : activité ma voiture est en panne
 Définition
Le travail d’une force constante dont le point
d’application se déplace de A vers B est égal au
produit scalaire
1er cas : Le travail de la force est positif. Le travail est dit moteur. La force
favorise le déplacement.
2ieme cas :  = 90° le travail est nul La force n’a pas d’effet sur le déplacement
3ieme cas : Le travail de la force est négatif. Le travail est dit résistant. La
force s’oppose au déplacement.
 Travail d’une force conservative
Une force est dite conservative si son travail ne dépend pas du chemin suivi par
son point d’application, mais uniquement des positions de départ et d’arrivée.
Exemple 1 : Travail du poids
Soit une masse m se déplaçant d’un point A vers un point B tels que zA > zB .
ABPPWAB )(
A
B
F
 Figure 1 : Travail d’une force
constante
P
A
B
zA
zB
h
m
g
 Figure 2 : Travail moteur du poids

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 Le travail du poids ne dépend que du point de départ et du point d’arrivée.
Le poids est une force conservative.
 Lorsque l’objet de masse m descend dans le champ de pesanteur, le travail
du poids est moteur.
mghPWAB )(
 Lorsque l’objet de masse m monte dans le champ de pesanteur, le travail
du poids est résistant.
mghPWAB )(
Exemple 2 : Travail d’une force électrique
Soit une particule de charge q et de masse m plongée dans un champ électrique
d’intensité E . Si la particule se déplace du point A vers le point B alors le travail
de la force électrique que subit cette particule vaut :
ABFFW eeAB )(
Or la tension (ou différence de potentiels) UAB existant entre deux points A et
B d’un champ électrostatique constant E est telle que :
LEUAB 
avec
AB xxL 
D’où
L
U
EAB
et comme
LqEFW eAB )(
on a alors :
L
L
U
qFW AB
eAB )(
Soit :
ABeAB qUFW )(
E en V/m
U en V
L en m
E
Fe
A
B
m
L
C
xA
xB
 Figure 3 : Travail d’une force électrostatique

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 Travail d’une force non conservative
Exemple : Travail de la force de frottement
On considère une masse m qui glisse
de A vers B le long d’une pente avec
une force de frottement f opposée
au mouvement et supposée constante.
Questions :
a. Donner l'expression littérale du travail de
la force de frottement en fonction de f et
AB (fig a)
b. Même question fig b en fonction de f, AC
et CB .
c. Quelle condition doivent satisfaire les
longueurs AB, AC et CB pour que la force
de frottement f puisse être qualifiée de
force conservative ?
d. Conclure.
Une force est dite non conservative si son travail dépend du chemin suivi par son
point d’application.
f
A
B
m
Sens de
déplacement
 Figure a
m
f
A
B
Sens de
déplacement
 Figure b
C

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2. Etude d’un oscillateur
 TP : PERIODE ET AMORTISSEMENT D’UN OSCILATEUR MECANIQUE
Document :
A l'âge de dix-neuf ans, observant dans la cathédrale de Pise
une lampe qui se balançait à la voûte, et remarquant que les
oscillations en étaient isochrones
Galilée eut l'idée d'appliquer le pendule à la mesure du temps.
Toutefois, ce ne fut qu'à la fin de sa vie, dans un ouvrage publié
en 1638, qu'il exposa cette découverte. Il dessina en 1641 un
projet d'horloge réglée par un pendule oscillant sans la
construire.
A. Le pendule pesant "fil-boule"
On admettra que le pendule " fil-boule " peut être modélisé par un pendule simple
si le diamètre de la sphère suspendue à l'extrémité du fil est inférieur au
dixième de sa longueur.
S’approprier
En utilisant le matériel mis à votre disposition, montrer que le pendule placé sur
votre table est assimilable à un pendule simple.
Analyser
Proposer une méthode permettant de mesurer le plus précisément possible la
période de ce pendule avec un chronomètre.
Quels paramètres sont susceptibles de modifier la valeur de cette période ?
Prévoir l’effet de la modification de ces paramètres.
Réaliser
Tester la prévision en réalisant plusieurs mesures.
Valider
Montrer que vos résultats sont cohérents avec l’expression de la période propre
g
l
2πT0

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Faire une synthèse de 10 lignes maximum dans laquelle vous exposerez les
paramètres qui influent sur la période propre du pendule puis expliquerez la
phrase en italique gras dans le document. Vous expliquerez pourquoi ces
conclusions ne sont pas valables pour un grand nombre d’oscillations de votre
pendule.
 TP : PERIODE ET AMORTISSEMENT D’UN OSCILATEUR MECANIQUE
part2
B. Le pendule élastique "solide-ressort" vertical
1. Étude de la période des oscillations
Suspendre le ressort à la potence et accrocher à son
extrémité une masse marquée m = 100 g.
Mettre en oscillation verticale le pendule avec une
amplitude initiale raisonnable afin que le déplacement
reste effectivement vertical
Une réglementation Ministérielle pour l’exploitation du saut à
l’élastique existe depuis 1989 :
- Vérification obligatoire de la raideur de l’élastique tous les
ans.
- Un poids minimum de 40 kg pour le sauteur.
- Conditions climatiques favorables (vent<30km/h ; pas
d’orage….)