Notes sur les concepts de travail et énergie, Notes de Physiques. Université des Sciences et Technologies de Lille (Lille I)
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Notes de sciences physiques sur les concepts de travail et énergie. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Formes d’énergie, Travail, Energie Cinétique, Energie Potentielle, Conservation de l’énergie, Graphes ...
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Microsoft PowerPoint - chap4 Travail-.nergie]

1

Chapitre 4 Travail et énergie

Pr. M. ABD-LEFDIL Université Mohammed V-Agdal Faculté des Sciences -Rabat Département de Physique, L.P.M. Année Universitaire 05-06

SVI-STU

Formes d’énergie

Mécanique oCinétique, gravitationnelle Thermique oMécanique microscopique Electromagnétique Nucléaire

Energie est conservée!

Travail

Relie la force au changement de position. Dans le cas d’un foce constante:

θcos )(

xF xxFW if

∆= −⋅= rr

r

W:Quantité Scalaire Et indépendent du temps

2

Unité du travail

⋅= dxFdW r

xFW ⋅=

SI unité = Joule 1 J = 1 Nm = 1 kgm2/s2

Dans le cas d’un force non constante:

Et le travail total est donné par:

∫ →

⋅= f

x

i x

dxFW r

Travail peut être positif ou négatif

Il fournit W positif quand il soulève la boite. Il fournit un W négatif quand il abaisse la boite.

Gravité fournit W positif quand la boite est abaissée. Gravité fournit W négatif quand la boite est soulevée.

3

Energie Cinétique

2

2 1 mvEC =

Même unité que W

Rappel: Eq. du mouvement ‘chap 1)

xavv if ∆=− 2 22

Multiplions les 2 membres par m/2,

xmamvmvE ifC

∆=−=∆ 22 2 1

2 1

xFEE iCfC ∆=− ,,

Energie Potentielle

Alors que l’énergie cinétique d’un objet est associée à sa vitesse, nous allons voir maintenant une autre forme d’énergie associée à la position et qu’on appelle énergie potentielle. Cette forme d’énergie existe seulement pour les forces dites conservatives. Mathématiquement, on doit avoir:

→→→

= 0F rot

Si la force dépend de la distance,

xFEP ∆−=∆ Pour la force de gravité (près de la surface de la terre)

hmgEP =∆

WE P −=∆

4

Conservation de l’énergie

PC

iCiPfCfP

EE EEEE

∆−=∆

+=+ ,,,,

Exemples de Forces Conservatives: Gravité, électrique, force de rappel d’un ressort … Forces Non-conservatives: Frottement, résistance de l’air …

Les forces non conservatives conservent l’énergie ! Energie est seulement transférée en énergie thermique

Exemple Un skieur glisse sans frottement la pente comme le montre la figure ci-contre. Quelle est sa vitesse en bas d la coline?

H=40 m

L=250 m

début

fin

Réponse: 28.0 m/s

5

Ressorts (Loi de Hooke) revoir chap. 3

kxF −= Proportionnelle au déplacement par rapport à l’équilibre.

Energie Potentielle du ressort

EP=-Fx

x

F

xkxEP )(2 1 =∆∑

2

2 1 kxE P =

courbe la sous Aire−=− 12 PP

EE

x1 x2x x

F

xFEP ∆−=∆

Relation graphique entre F et EP

6

Relation graphique entre F and EP

PE

x EF

xFE

P

P

∆ ∆

−=

∆−=∆

x

F = -pente

Graphes de F et EP pour un ressort

EP=(1/2)kx2

x

x

F=-kx

Puisance Puissance est le taux de transfert d’énérgie

t WP =

Unité dans le SI est Watts (W)

3

2

s mkg 1s/J 1W1 ==

Unité US est hp (horse power)

W 746hp 1 =

7

Puissance: Force et vitesse

t xF

t EP C

∆ ∆

= ∆ ∆

=

vFP = Pour la même force, la puissance augmente avec la vitesse

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