9. Travail d'une force et énergie
Fiche de révision — Première spécialité physique-chimie • mrnasri.com
- Calculer le travail d'une force constante
- Distinguer travail moteur, résistant, nul
- Calculer le travail du poids
- Comprendre la notion de puissance
I. Travail d'une force constante
Le travail mesure l'énergie transférée par une force lors d'un déplacement :
II. Travail moteur / résistant / nul
- Moteur (W > 0) : 0° ≤ α < 90°. La force aide le mouvement.
- Résistant (W < 0) : 90° < α ≤ 180°. La force s'oppose au mouvement.
- Nul (W = 0) : α = 90°. La force est perpendiculaire au déplacement.
III. Travail du poids
Si l'objet descend (z_A > z_B) : W > 0 (moteur).
S'il monte (z_A < z_B) : W < 0 (résistant).
IV. Forces conservatives
Une force est conservative si son travail ne dépend pas du chemin suivi : le poids, la force électrique en champ uniforme.
V. Puissance d'une force
VI. Exemple type Bac
Énoncé. Une personne soulève une caisse de 10 kg du sol jusqu'à une hauteur de 1,5 m. g = 9,8 N/kg.
1) Calculer le travail du poids.
W(P⃗) = m·g·(z_A − z_B) = 10 × 9,8 × (0 − 1,5) = −147 J (résistant).
2) Si l'opération dure 3,0 s, calculer la puissance moyenne fournie contre le poids.
Travail fourni = +147 J • P = 147 / 3,0 ≈ 49 W.
⚠ Erreurs fréquentes à éviter
- Oublier le cosinus dans W = F·d·cos(α).
- Confondre travail (J) et puissance (W).
- Donner un travail du poids dépendant du chemin (alors qu'il n'en dépend pas).
- Mélanger les signes (travail moteur ≠ résistant).
★ À retenir absolument
• W = F · d · cos(α)
• Travail du poids : m·g·(z_A − z_B), indépendant du chemin
• Moteur (cos > 0), Résistant (cos < 0), Nul (α = 90°)
• P = W / Δt