2. Travail

2.1 Définition

Le travail se définit comme étant un transfert d’énergie, tout comme la chaleur, mais ici l’effet sera le déplacement d’un objet sur lequel on a exercé assez de force pour le faire bouger dans un sens.

Il y a deux conditions pour que ce transfert d’énergie se produise :

  • Une force doit être appliquée sur l’objet et au moins une des composantes de cette force doit pousser dans le sens du mouvement.
  • L’objet qui reçoit cette énergie doit être déplacé.
L’unité du travail est le Joule (J) qui correspond ici au produit d’une force de 1N appliquée sur une distance d’un mètre.

La formule pour calculer le travail est la suivante :
Formule

W = F Δx

W : Travail (J)
F : Force (N)
Δx : Déplacement de l'objet (m)

2.2 Exemples

Exemple 1

On fait bouger un colis, sur une surface plane, jusqu’à qu’il soit à 7 m de sa position d’origine. La force nécessaire pour y arriver est de 58 N. Quel travail a-t-on effectué si on néglige la force de frottement?

W = F Δx

W = 58 N x 7 m
W = 406 J

Il est important de noter que dans cet exemple la force et le déplacement sont parallèles. Si les deux ne sont pas parallèles, il faut trouver la composante de la force qui va dans la même direction que le mouvement tout comme c’est le cas avec le calcul de la force efficace.

Exemple 2

Refais ce schéma dans ton cahier avec dessins de toutes les forces en jeu. (On considère qu’il n’y a pas de frottement). Calcule ensuite la force gravitationnelle, la force normale et le travail nécessaire pour faire avancer la boîte de 30 m. Prends bien soin de noter toutes tes démarches.

Description 

Calcul de Fg
Fg = m g

Fg = 40 kg x 9,8 N/kg

Fg = 392 N

Calcul de la normale

Fn = Fg x cos θ

Fn = 392 N x cos 25°

Fn = 355 N


Calcul du travail

W = Feff Δx

W = 500 N x 30 m
W = 15 000J

Exemple 3

Notre bonhomme tire sur la corde du traîneau avec un angle de 35° et une force de 50 N. Quel sera le travail effectué par celui-ci sur une distance de 2 km? (On considère qu’il n’y a pas de frottement). N’oublie pas que la force efficace est toujours parallèle au mouvement.

Description

Calcul de la force efficace

Feff = F x cos θ

Fn = 50 N x cos 35°

Fn = 41 N


Calcul du travail

W = Feff Δx

W = 41 N x 2000 m
W = 81 915 J

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