• Remarque : • Si l’angle α est supérieur à 90°, la force F s’oppose au déplacement. Le travail WAB( F ) est alors négatif. On dit que c’est un travail résistant. • Si α est inférieur à 90°, la force F participe à la mise en mouvement du solide. C’est une force motrice. Dans ce cas, le travail WAB( F ) est positif. C’est un travail moteur. → L’énergie potentielle !" Un solide de masse m se trouvant à une altitude z dans le champ de pesanteur terrestre possède une énergie potentielle de pesanteur EPP : EPP = m.g.z Avec m en kg, z en m, g en N.kg-1 et EPP en J. Cas de la chute libre !" D’après les deux expressions (1) et (2) du travail du poids, on peut écrire dans le cas de la chute libre : 1 1 WAB ( P ) = m.g.(zA – zB) = m.vB2 - m.vA2 , 2 2 1 1 soit mgzA + m.vA2 = mgzB + m.vB2 , 2 2 soit Epp(A) + EC(A) = Epp(B) + EC(B), EC + EPP = Cte. Remarque : Cette relation est valable pour tout solide soumis à des forces extérieures effectuant des travaux nuls (sauf son poids). → → → P = W(∆tF ) P en watt (W). → → IV. Travail et énergie potentielle → → → → Travail du poids !" Le travail du poids P d’un corps passant d’une altitude zA à une altitude zB est : WAB ( P ) = P.(zA – zB) (1) Puissance du travail d’une force !" Si une force constante F s’exerce pendant une durée ∆t, la puissance de cette force s’exprime : Avec W( F ) en J, ∆t en s et V. Travail et énergie interne En appliquant des forces à un système, on peut par transfert des travaux de ces forces : • augmenter l’énergie cinétique ou potentielle du système, • produire une déformation du système (augmentation de l’énergie potentielle élastique), • augmenter la température ou la pression du système. L’ensemble de toutes ces énergies stockées par le système est appelé énergie interne U. Un solide en mouvement de translation possède une énergie cinétique EC liée à sa vitesse v et à sa masse m : 1 EC = m.v2 2 Avec m en kg, v en m.s-1 et EC en J. Définition !" III. Travail et énergie cinétique L’énergie cinétique !" Relation entre travail et énergie cinétique !" La variation d’énergie cinétique d’un solide entre des positions A et B est égale à la somme des travaux des forces extérieures appliquées au solide entre ces deux positions. ∆ EC = 1 1 m.vB2 - m.vA2 = ! WAB( F ext) 2 2 → Transfert thermique !" Lorsque deux systèmes sont dans des états thermiques différents (températures différentes) , il y a transfert thermique du corps le plus chaud vers le corps le plus froid. Transfert d’énergie !" Cas de la chute libre !" Un solide lâché dans le champ de pesanteur terrestre n’est soumis qu’à une seule force : son poids P . Le travail du poids est donc : W( P ) = ∆EC (2) → Si un système reçoit une énergie W par travail mécanique, une énergie Q par transfert thermique ou rayonnement, alors la variation de son énergie interne est : ∆U = W + Q → MemoPage.com SA © / 2006 / Auteur : Emmanuel Parras • Le travail WAB ( F ) d’une force F constante qui s’applique en un point se déplaçant de A à B est : WAB ( F ) = F . AB = F.AB.cos α Avec AB en m et F en newton (N) • Unité : Le travail d’une force s’exprime en joule (J). → → Définitions !" → → → II. Travail d’une force On considère deux corps A et B entre lesquels s’exercent des actions à distance. Les forces F A;B et F B;A exercées respectivement par le corps A sur le corps B et par le corps B sur le corps A sont telles que : F A;B = - F B;A → → → → Troisième loi de Newton (principe !" d’interaction) Dans un référentiel galiléen, la variation du vecteur vitesse ∆ v G du centre d’inertie d’un solide a même direction et même sens que la somme des forces qui s’appliquent sur lui. → Deuxième loi de Newton !" Remarque : la réciproque est également valable. Dans un référentiel galiléen, si la somme des forces qui s’exercent sur un solide est nulle, le mouvement du centre d’inertie de ce solide est rectiligne uniforme. Première loi de Newton (principe d’inertie) !" Un référentiel est galiléen si le mouvement d’un point isolé y est rectiligne et uniforme. Les lois de Newton y sont alors vérifiées. Le référentiel galiléen !" I. Les lois de Newton Mécanique (2)