Chapitre 7- Les transports : Couple, travail et énergie cinétique - 1.Les actions mécaniques Effets d’une force s’exerçant sur un solide : mettre en mouvement, modifier le mouvement, déformer Modélisation d’une action mécanique : par une force représentée par un vecteur qui possède plusieurs caractéristiques : - point d’application - direction, - sens, - intensité (en newton de symbole N) Exemples : 1) L’action de la Terre sur un solide est modélisée par le poids . C’est une force qui s’exerce au centre de gravité, verticale et dirigée vers le bas. Son intensité est liée à la masse par P = mxg avec m en kg ,P en N, et g =9,8 N.kg-1 intensité de la pesanteur Calculer le poids de la voiture de masse 800 kg. 2) Frottement entre solides 3) Frottement fluide Couple de forces : représenté par deux forces de droite d’action parallèles, de sens contraire, et de même valeurs. Un couple de forces peut mettre un solide en rotation ou modifier sa vitesse de rotation. Moment d’une force par rapport à un axe Δ Moment d’un couple de forces Le moment M du couple de forces qui s’exerce sur un solide en rotation caractérise l’effet de ces forces sur la rotation du solide 2.Travail et puissance d’une force constante et d’un couple constant Travail et puissance d’une force constante Différents cas envisageables selon la valeur de α Travail et puissance d’un couple 3. Variation d’énergie cinétique et travail La variation d’énergie cinétique d’un solide pour un déplacement de A à B est égale au travail des forces extérieures : Un travail ou un couple moteur augmente l’énergie cinétique du solide Un travail ou un couple résistant diminue l’énergie cinétique du solide 4. Conservation ou non conservation de l’énergie mécanique En l’absence de frottements ou de forces motrices l’énergie mécanique Em d’un solide reste constante: elle se conserve. En présence de frottements, elle diminue et sa variation correspond au travail résistant des forces de frottement. L’énergie perdue est transférée sous forme de chaleur au milieu extérieur. 5. Principe fondamental de la dynamique Ce principe traduit l’effet d’une force constante ou d’un couple constant sur le mouvement. Force et accélération linéaire Couple et accélération angulaire 6. Force de résistance aérodynamique Lorsque qu’un solide se déplace dans un fluide, une force de résistance aérodynamique s’oppose au déplacement. Cette force dépend du fluide, de la forme du solide en mouvement, et de sa vitesse: Remarque : cette force de résistance aérodynamique est une force de frottement fluide. Elle peut se mettre sous la forme : Frés= h x v2 Cette force de frottement est proportionnelle au carré de la vitesse et le coefficient h lui-même dépend du fluide et des caractéristiques géométriques du solide. En comparant les deux expressions de cette force donner l’expression de h.