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Ch 7 Travail et énergie
1 – Travail d’une force constante
1 - 1 – Travail d’une force constante
1 – 2 - Travail du poids
1 – 3 - Travail d’une force électrostatique
1 – 4 – Travail des forces de frottements
2 – Transferts énergétiques
2 – 1 – Forces conservatives et énergie
potentielles
2 – 2 – Conservation ou non de l’énergie
mécanique
1 – Travail d’une force constante
1 - 1 – Travail d’une force constante
Faire activité documentaire p 184
Conclusion:
Le travail 𝑾𝑨𝑩 𝑭 d’une force constante 𝐹 entre
deux points A et B est égale au produit scalaire du
vecteur force par le vecteur déplacement:
𝑾
𝑭
=
𝑭.
𝑨𝑩
=
𝑭.
𝑨𝑩.
𝒄𝒐𝒔𝜶
𝑨𝑩
Joule (J)
Newton (N) et mètre (m)
α étant l’angle entre le vecteur force et le vecteur
déplacement
Unités?
1 – 2 - Travail du poids
Donner l’expression du travail du poids appliqué à
une masse m entre deux points quelconques A et B.
le travail du poids est:
z
A
𝑷
α
𝑊𝐴𝐵 𝑃 = 𝑃. 𝐴𝐵
𝑊𝐴𝐵 𝑃 = 𝑃. 𝐴𝐵. 𝑐𝑜𝑠𝛼
𝑾𝑨𝑩 𝑷 = 𝐦𝐠. (𝒛𝑨 − 𝒛𝑩 )
B
Le travail du poids ne
dépend pas du chemin
suivi, on dit que c’est une
x force conservative.
1 – 3 - Travail d’une force électrostatique
D’après l’activité p 185, exprimer le travail d’une
force électrostatique exercée sur une particule qui
se déplace d’un point A à un point B dans un champ
uniforme 𝐸.
D’après l’activité p 185, lorsqu’une particule de
charge q se déplace de A à B dans un champ
électrostatique uniforme 𝐸, le travail de la force
électrostatique est: 𝑊𝐴𝐵 𝐹𝑒 = 𝑞 × (𝑉𝐴 − 𝑉𝐵 )
𝑾𝑨𝑩 𝑭𝒆 = 𝒒 × 𝑼𝑨𝑩
La force électrostatique est-elle conservative?
Oui elle ne dépend pas du chemin suivi.
1 – 4 – Travail des forces de frottements
Exprimer le travail des forces de frottements 𝑓 lors d’un
𝑣
déplacement 𝐴𝐵?
𝑓
A
B
Le travail est: 𝑾𝑨𝑩 𝒇 = 𝒇. 𝑨𝑩 =
𝒇. 𝑨𝑩 si 𝒇 a le même sens que 𝒗
𝒐𝒖 − 𝒇. 𝑨𝑩 si 𝒇 est opposée à 𝒗
Les forces de frottements sont-elles conservatives?
Les forces de frottements dépendent du chemin suivi, donc
elles sont non conservatives.
Lorsque le travail est négatif, le travail est dit résistant .
Si le travail est positif, alors on parle de travail moteur.
2 – Transferts énergétiques
2 – 1 – Forces conservatives et énergie
potentielles
Donner les expressions entre le travail du poids et sa
variation d’énergie potentielle d’une par et entre le
travail de la force électrostatique et sa variation
d’énergie potentielle d’autre part.
D’après le 1-2- le travail du poids est:
𝑊𝐴𝐵 𝑃 = mg. (𝑧𝐴 − 𝑧𝐵 )
Soit aussi:
𝑊𝐴𝐵 𝑃 = (𝐸𝑝𝐴 − 𝐸𝑝𝐵 )
𝑾𝑨𝑩 𝑷 = − ∆𝑬𝒑
D’après l’activité p 185, le travail de la force
électrostatique est: :
𝑾𝑨𝑩 𝑭𝒆 = − ∆𝑬𝒑
Ces deux forces sont-elle conservatives?
Oui, elles ne dépendent pas du chemin suivi.
On généralise:
La variation d’énergie potentielle d’un système est
égale à l’opposé du travail des forces conservatives
qui lui sont appliquées.
𝑾𝑨𝑩
𝑭 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒆𝒓𝒗𝒂𝒕𝒊𝒗𝒆𝒔 = − ∆𝑬𝒑
2 -2- Conservation ou non de l’énergie mécanique
Activité expérimentale: A l’aide d’un logiciel de
pointage et de la vidéo pendule pesant, représenter
les variations de son énergie cinétique, de son
énergie potentielle et de son énergie mécanique en
fonction du temps sur un même graphique.
Quelles sont les forces appliquées à la masse du
pendule? Sont elles conservatives?
Le poids, la tension du fil et les forces de frottements
que l’on néglige.
Quel est le signe de leur travail?
Le travail du poids est positif en descente et négatif
en montée, alors que le tension du fil ne travail pas.
Conclure.
Généralisation: Lorsqu’un système est soumis à des
forces conservatives et/ou à des forces non
conservatives qui ne travaillent pas, son énergie
mécanique se conserve. Les transferts d’énergie se
font entre l’énergie potentielle et l’énergie cinétique.
Doc 9 p 193
𝑬𝒎 = 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆
∆𝑬𝒑 = −∆𝑬𝒄
Lorsqu’un système est soumis à des forces non
conservatives qui travaillent, son énergie
mécanique ne se conserve pas. Sa variation est
égale au travail des forces non conservatives. Doc
10
∆𝑬𝒎 = 𝑾(𝒇𝒏𝒐𝒏 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒆𝒓𝒗𝒂𝒕𝒊𝒗𝒆𝒔 )
.Exercices n°1, 2, 5, 6, 9, 13, 15, 17, 21, 23,
24, 28, 29, 30 p195.