CHAPITRE P1 : TRAVAIL ET PUISSANCE

I/ RAPPELS :

I-1/ PRODUIT SCALAIRE DE DEUX VECTEURS :

I-1-1/ DEFINITION :

Le produit scalaire de deux vecteurset qui est définie par la relation:

 

I-1-2/ SIGNE :

I-1-3/ PROPRIETES :

I-2/ FORCES EXTERIEURES ET FORCES INTERIEURES D’UN SYSTEME MATERIEL :

Un système matériel est un ensemble de particules matérielles.
Lorsque le système matériel est indéformable, on l’appelle solide.
Un système matériel étant parfaitement délimité, tout ce qui n’appartient pas au système matériel constitue le milieu extérieur.
Parmi les forces qui s’exercent sur un système matériel, on distingue:
► Les forces extérieures : on appelle force extérieure, toute force exercée par le milieu extérieur sur le système matériel.

►Les forces intérieures : on appelle force intérieure, toute force exercée par une partie du système matériel sur une autre partie du même système matériel.

I-3/ SYSTEME MATERIEL ISOLE OU PSEUDO-ISOLE :

Un système matériel est isolé s’il n’est soumis à aucune force extérieure.
Un système matériel est pseudo-isolé s’il est soumis à un ensemble de forces extérieures dont la résultante est nulle.

II/ TRAVAIL D’UNE FORCE :

Dans le langage courant l’idée de travail est liée à la notion d’effort physique ou intellectuel.
En physique, la définition du travail fait intervenir à la fois force et déplacement. En effet une force F travail s’il y a déplacement de son point d’application.

II-1/ TRAVAIL D’UNE FORCE CONSTANTE SUR UN DEPLACEMENT RECTULIGNE :

Une force est constante si elle conserve la même droite d’action, le même sens et la même valeur au cours du temps.

II-1-1/ DEFINITION :

On appelle travail d’une force constante , lors d’un déplacement rectiligne de son point d’application de A vers B, le produit scalaire entre la force et son vecteur déplacement . On le note .

II-1-2/ UNITE DU TRAVAIL :

Dans le système international, le travail d’une force s’exprime en Joule ( J ).

II-1-3/ TRAVAIL D’UNE FORCE: GRANDEUR ALGEBRIQUE :

Le travail d’une force peut être moteur, résistant ou nul.

REMARQUE :
Une force ne travaille pas si :

II-2/ TRAVAIL D’UNE FORCE SUR UN DÉPLACEMENT QUELCONQUE : TRAVAIL ÉLÉMENTAIRE.

Pour calculer le travail d’une force sur un déplacement quelconque, on découpe le trajet en trajets élémentaires suffisamment petits (supposés rectilignes pour considérer que la force est constante sur chacun des déplacements élémentaires).

Exemple : Travail du poids d’un corps

N.B :
La différence d’altitudes (zA – zB) est appelée la dénivellation. Elle est notée h et peut être positive, négative ou nulle.

Le travail du poids ne dépend pas du chemin suivi, mais il dépend du point de départ et du point d’arrivée de son centre de gravité: on dit que le poids est une force conservative.

II-3/ TRAVAIL D’UNE FORCE VARIABLE :

Une force est variable si elle varie au cours du temps.

II-3-1/ TRAVAIL DE LA TENSION D’UN RESSORT :

II-3-2/ TRAVAIL DE TORSION D’UN FIL :

Lorsqu’il fil métallique est tordu, il exerce un couple de force(ou un couple de torsion) pour opposer à la déformation.
Le travail effectué par un couple de torsion entre et est donné par la relation suivante:

II-4/ TRAVAIL D’UNE FORCE APPLIQUEE A UN SYSTEME EN ROTATION AUTOUR D’UN AXE :

Dans le cas où le système est en mouvement de rotation autour d’un axe, le point d’application de la force appliqué à ce système entre deux points A et B est un arc de cercle (AB).
Le travail d’une telle force s’écrit sous la forme:

II-5/ TRAVAIL DE LA FORCE DE FROTTEMENT :

III/ PUISSANCE D’UNE FORCE :

III-1/ DEFINITION :

La puissance d’une force est le travail de cette force qu’il effectue par unité de temps.
Dans le système international la puissance d’une force s’exprime en Watt (W).

III-2/ PUISSANCE MOYENNE :

III-3/ PUISSANCE INSTANTANEE :

III-3-1/ PUISSANCE D’UNE FORCE DANS UN MOUVEMENT DE TRANSLATION RECTILIGNE :

III-3-2/ PUISSANCE D’UNE FORCE DANS UN MOUVEMENT DE ROTATION :

IV/ ENONCE DU PRINCIPE DE L’INERTIE :

Si un système matériel de masse m n’est soumis à aucune forces extérieures ou s’il est soumis à un ensemble de forces dont la résultante est nulle, alors le centre d’inertie du système matériel est soit au repos (vG = 0) ou soit en mouvement rectiligne uniforme (vG = constante).

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