Séquence 5 : travail et Puissance mécanique

TRAVAIL ET PUISSANSE

I-Travail

Notion de travail d’une force

Expérience

Un homme tire, verticalement à l’aide d’une corde, passée par une poulie, un seau d’eau du fond du puits à l’orifice. Soient :

F : la force avec laquelle i tire le seau

A : le point d’application de cette force

P : le poids du seau d’eau

G : le point d’application de$\overrightarrow{P}$

Quand on tire le seau, il monte, donc le point d’application de $\overrightarrow{F }$se déplace de A vers  A’. On dit alors que $\overrightarrow{\mathit{F}}$  travaille AA’ est le déplacement du point d’application de $\overrightarrow{F}$

NB : une force travaille quand son point d’application se déplace dans une direction qui n’est pas perpendiculaire à la force

Exemple :

-F et f travaillent car leur direction est parallèle au déplacement

-R et P ne travaillent pas car leur direction est perpendiculaire au déplacement

2)Définition et unité de travail

Le travail est proportionnel à l’intensité de la force et au déplacement e son point d’application

Le travail d’une force est le produit de l’intensité de cette force F par le déplacement de son point d’application d

Soit W= ║F║. d = F. d

Ax : sens du déplacement et direction de F

AB= d= déplacement du point d’application de F en m

W= travail de la force F en Joule

║$\overrightarrow{F}$║= F = intensité de force en Newton

Le Joule est le travail d’un force de 1N dont le point d’application se déplace de 1m dans la direction de la force 1J= 1N.1m

3)Travail moteur travail résistant

Dans l’expérience ci-dessus, 2 forces sont appliquées sur le seau :

$\overrightarrow{F}$: point d’application A, direction verticale sens vers le haut

$\overrightarrow{P}$: point d’application G, direction verticale, sens vers le bas les déplacements AA’ et GG’ sont égaux

Puisque les points d’application de F et P se déplacent, on dit qu’ils travaillent.

WF= F.AP’ et WP= P.GG’

  Il y a 2 possibilités de déplacements : montée et descente

Pour une montée :

-F et AA’ sont de même sens alors W_F= F.AA’>0 ; F effectue un travail moteur W_m

-P et GG’ sont de sens contraires alors W_p= P.GG’<0 ; P effectue un travail résistant W_r