LEÇON · 1BAC
Travail et énergie cinétique
Objectifs d’apprentissage
Calculer le travail d'une force constante.
Appliquer le théorème de l'énergie cinétique à un déplacement.
Introduction
L'énergie cinétique décrit l'énergie associée au mouvement. Le travail d'une force quantifie le transfert d'énergie provoqué par son action au cours d'un déplacement.
Cours
Pour une force constante F et un déplacement AB, le travail vaut W_AB(F)=F·AB·cos(θ), où θ est l'angle entre la force et le déplacement. Le travail est moteur s'il est positif, résistant s'il est négatif et nul si la force est perpendiculaire au déplacement. L'énergie cinétique d'un solide de masse m et de vitesse v est Ec=½mv². Le théorème de l'énergie cinétique indique que la variation d'énergie cinétique entre A et B est égale à la somme des travaux des forces appliquées : Ec(B)−Ec(A)=ΣW_AB(F).
Exemples guidés
- Une force de 10 N dans le sens d'un déplacement de 3 m fournit un travail de 30 J.
- Une force perpendiculaire au déplacement fournit un travail nul.
Activités d’apprentissage
- Déterminer le signe du travail du poids lors d'une montée puis d'une descente.
- Identifier les forces qui travaillent dans un mouvement sur une surface horizontale.
Exercices d’application
- Une force de 12 N agit sur 5 m dans la même direction : calculer son travail.
- Un mobile passe de 2 m/s à 6 m/s. Exprimer la variation d'énergie cinétique en fonction de sa masse.
Correction
Le travail vaut W=12×5=60 J. La variation d'énergie cinétique vaut ΔEc=½m(6²−2²)=16m joules.
À retenir
Le travail dépend de l'angle entre force et déplacement ; la somme des travaux explique la variation d'énergie cinétique.
Référence pédagogique
Leçon pédagogique originale alignée sur les apprentissages du lycée qualifiant ; vérifier les conventions du cours
Consulter la référence