Au programme de ce chapitre
- I. Le travail d'une force constante
- II. Énergie cinétique et théorème de l'énergie cinétique
- III. Énergie potentielle et énergie mécanique
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Le travail d'une force constante F⃗ dont le point d'application se déplace de A vers B est WAB(F⃗) = F × AB × cos α, où α est l'angle entre la force et le déplacement. Il s'exprime en joules et mesure l'énergie transférée par cette force au système.
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Un exemple corrigé
Exemple Une caisse est tirée sur 20,0 m par une corde qui fait un angle de 30° avec l'horizontale, avec une force de valeur F = 150 N. Le travail vaut W = 150 × 20,0 × cos 30° = 150 × 20,0 × 0,866 = 2,60 × 10³ J, positif : la traction est motrice.
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège. Le travail dépend de l'angle : une force perpendiculaire au déplacement (cos 90° = 0) ne travaille pas.
Attention Dans W = F·AB·cos α, l'angle α est celui entre la force et le déplacement, pas entre la force et l'horizontale. Pensez aussi à vérifier les unités : une vitesse donnée en km/h doit être divisée par 3,6 avant tout calcul d'énergie cinétique, faute de quoi le résultat est faux d'un facteur 13.
L'astuce du prof
Astuce. Em = Ec + Ep ; en l'absence de frottements, l'énergie mécanique se conserve.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1
Une force de 10 N sur 5 m dans le sens du mouvement : travail ?
Voir la correction
W = 10×5×cos 0 = 50 J.
Exercice 2
De quoi se compose l'énergie mécanique ?
Voir la correction
De l'énergie cinétique (mouvement) et potentielle (position).