Lycée Albert Camus Mourenx Physique cours LE TRAVAIL D`UNE

Physique
cours
Chapitre n°5
LE TRAVAIL D’UNE FORCE
Lycée Albert Camus Mourenx
I. Notion de travail d’une force
1. Condition pour qu’une force travaille :
Pour qu’une force travaille, il faut que la trajectoire décrite par le système ne soit pas orthogonale à la
direction de la force considérée.
Lorsqu’une force produit un effet sur le système étudié, on dit qu’elle travaille.
2. Effets du travail d’une force :
Des objets soumis à des forces dont le point d’application se déplace peuvent :
être mis en mouvement (bobsleigh …)
changer d’altitude (montgolfière …)
avoir leur température qui varie (pales d’un batteur …)
être déformés (forces exercées sur la corde d’un arc …)
II. Travail d’une force constante
1. Force constante
Une force constante est une force dont seul le point d’application peut varier au cours du temps.
La direction, le sens et la valeur de la forc
e restent constants.
2. Cas d’un déplacement rectiligne
Dans un référentiel donné, le travail d’une force constante F lors d’un
F
déplacement rectiligne de son point d’application, du point A jusqu’au
point B, est défini par le produit scalaire
α
de la force F
A
et du vecteur AB.
1/4
AB
B
3. Cas d’un déplacement quelconque
Quand le déplacement n’est pas rectiligne, on ne peut pas appliquer directement la formule du travail vu au
chapitre précédent.
F
A
AB
B
Une force dont le travail ne dépend pas du chemin suivi est dite conservative.
Une force constante est une force conservative.
4. Travail moteur et travail résistant
Condition
sur l’angle
α
r
Représentation de la situation
0α
α<90°
A
B
α= 90°
A
B
90<α
α<180°
A
B
Signe de W AB( F )
2/4
Nature du travail
III. Travail du poids
Pendant un déplacement de l’ordre du kilomètre au voisinage de la Terre, le poids est considéré comme une
force constante.
A
zA
P
α
AB
zB
B
H
0
3/4
IV. Puissance du travail d’une force
Le travail d’une force peut être effectué en une durée plus ou moins longue. Il est nécessaire d’introduire
une grandeur qui tient compte de la durée mise pour effectuer le travail : c’est la puissance.
1. Puissance moyenne
La puissance moyenne, notée Pm, est définie comme le travail effectué par la force pendant une unité de
temps :
Ainsi, plus le travail est produit rapidement, plus la puissance de la force est grande.
Remarque :
Dans l’industrie automobile notamment, une autre unité de puissance est utilisée : le cheval-vapeur
1 ch = 736 W
2. Puissance instantanée
Dans le cas où le travail est évalué pendant un intervalle de temps très court, l’expression de la puissance à un
instant t devient :
M2(t2)
M1(t1)
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