Résumé du cours
Travail et puissance d’une force
1ère Bac · Prf : samir
PRTÉ 1Travail d’une force constante

Une force constante \(\vec{F}\) dont le point d’application se déplace de A à B fournit le travail (en joule, J) :

\(W_{A\to B}(\vec{F}) = \vec{F}\cdot\overrightarrow{AB}\)
\(W_{A\to B}(\vec{F}) = F\cdot AB\cdot\cos\alpha\)
ABFαF = 50 N ; α = 30° ; AB = 12 m
Fig. — le travail de \(\vec{F}\) augmente avec la distance parcourue
PRTÉ 2Travail moteur, travail résistant

Le travail est moteur s’il est positif, résistant s’il est négatif ; il est nul si la force est perpendiculaire au déplacement :

\(0 \le \alpha < 90° : W > 0\)
\(\alpha = 90° : W = 0\)
\(90° < \alpha \le 180° : W < 0\)
AB
Fig. — le signe du travail dépend de l’angle \(\alpha\)
PRTÉ 3Travail du poids

Le travail du poids ne dépend pas du chemin suivi : il ne dépend que des altitudes de départ et d’arrivée.

\(W_{A\to B}(\vec{P}) = m\cdot g\cdot(z_A - z_B)\)
zzAzBABhW1 = W2 = m·g·h
Fig. — deux chemins différents de A à B, le même travail du poids
PRTÉ 4Travail d’une force de moment constant

Solide en rotation autour d’un axe fixe : une force (ou un couple) de moment constant fournit, pour une rotation d’angle \(\Delta\theta\) (rad), le travail :

\(W(\vec{F}) = \mathcal{M}_{\Delta}(\vec{F})\cdot\Delta\theta\)
(Δ)M = 2 N·m
Fig. — pour un tour, \(\Delta\theta = 2\pi\ \mathrm{rad}\)
PRTÉ 5Puissance moyenne

La puissance moyenne d’une force qui fournit le travail \(W\) pendant la durée \(\Delta t\) s’exprime en watt (W) :

\(\mathcal{P}_m = \dfrac{W}{\Delta t}\)
h(1)(2)W1 = W2 ; P1 = 2·P2
Fig. — même travail, durée deux fois plus courte : puissance deux fois plus grande
PRTÉ 6Puissance instantanée

Solide en translation, puis solide en rotation autour d’un axe fixe ; en mouvement uniforme, la somme des puissances des forces est nulle.

\(\mathcal{P} = \vec{F}\cdot\vec{v}\)
\(\mathcal{P} = \mathcal{M}_{\Delta}(\vec{F})\cdot\omega\)
FF = 100 N
Fig. — à force constante, la puissance augmente avec la vitesse