le petit chimiste

1- Connaître la notion de travail d’une force
2- Connaître les effets possibles d’une force dont le point d’application se déplace.
3- Travail d’une force constante. Exprimer et calculer le travail d’une force constante.
4- W(F) = F . AB = Fx AB x cos (F , AB)
5- Unité de travail : le Joule (symbole : J).
6- Travail moteur, travail résistant.
7- Expression du travail du poids d’un corps.
8-  Savoir que le travail d’une force constante effectué entre deux points A et B est indépendante du chemin parcouru.
9- Puissance du travail d’une ou plusieurs forces. Utiliser la relation P = W / t

Correction des exercices sur le travail d’une force

Remarque : Dans les corrigés ci-dessous, l’écriture en gras correspond à des vecteurs

Exercice 3 p 106  :

1) Référentiel d’étude : Référentiel géocentrique considéré comme galiléen
Système d’étude : le traîneau
Bilan des forces :     - le poids P
- la réaction du sol : R = N + T
- La force de traction de l’esquimau : F

2) W (F) = F ● AB = F x AB x cos (F ; AB) = 82,0 x 2500 x cos 20° = 1,92 x 105 J
en effet AB = v x t = 2,50 km = 2 500 m

Pmoy = W(F) / t = 1,92 x 105 / 3 600 = 51,3 Watt (W) car 1 heure = 3 600 s

Exercice 10 p 106 :
Cas 1 : W (P) = P● AB = P x AB x cos (P ; AB) = – Px AB = – m x g x h1 = -  3,30 x 104 J
En effet cos (P ; AB) = -1 car P et AB sont des vecteurs de sens opposés

Cas 2 : W (P) = P● BC = P x BC x cos (P ; BC) = Px BC = m x g x h2 =   5,77 x 104 J
En effet cos (P ; BC) = 1 car P et BC sont des vecteurs de même sens.

Cas 1 : W (P) = P● AC = P x AC x cos (P ; AC) = – Px AC = – m x g x (h2- h1) = 2,47 x 104 J
En effet cos (P ; AC) = 1 car P et AC sont des vecteurs de même sens.

Cas 1 : le travail du poids est résistant car il est négatif
Cas 2 : le travail du poids est moteur car il est positif
Cas 3 : le travail du poids est moteur car il est positif

2) Référentiel d’étude : Référentiel géocentrique considéré comme galiléen
Système d’étude : le wagonnet
Bilan des forces :     - le poids P
- la réaction du sol : R = RN car RT = 0 (pas de frottement)

W(RN ) = 0 car RN est perpendiculaire au sol .
Donc seul le poids travaille

Lors du déplacement de A vers B le travail du poids est résistant donc la vitesse diminue vB < vA
Lors du déplacement de B vers C le travail du poids est moteur donc la vitesse augmente  vB < vC
De plus le travail du poids pour aller de B vers C est plus grand en valeur que le travail du poids pour aller de A vers B donc vA < vC

Exercice 17 p 106 :
1) Référentiel d’étude : Référentiel géocentrique considéré comme galiléen
Système d’étude : la palette
Bilan des forces :     - le poids P
- La tension au niveau du crochet  T

2) La palette se déplace suivant un mouvement rectiligne et uniforme donc on peut appliquer la 1ère loi de Newton
Σ Fext = 0 donc P + T = 0 donc T= P = m x g = 2 500 x 9,81 = 2,45 x 104 N

2) W (T) = T ● G1G2 = Tx G1G2 x cos (T ; G1G2) = 2,45 x 104 x 12 x cos 30° = 2,55 x 105 J
en effet l’angle entre la force T et la droite G1G2 = 90 – 60 = 30°

Pmoy = W(T) / t = 2,55 x 105 / 8 = 3,18 x 104  Watt (W) car t = d/ v = 12 / 1,5= 8s