TP n°6. LE TRAVAIL D'UNE FORCE. Objectifs : ❖ Connaître quelques effets de
forces sur un solide dont le ou les points d'application se déplacent. ❖ Exprimer ...
Physique
Chapitre n°5
TP n°6
LE TRAVAIL D’UNE FORCE
Lycée Albert Camus Mourenx
Objectifs : Connaître quelques effets de forces sur un solide dont le ou les points d’application se déplacent. Exprimer et calculer le travail d’une force constante. Savoir si le travail d’une force est nul, résistant ou moteur.
I. Notion de travail d’une force 1. Condition pour qu’une force travaille On étudie le système « wagonnet ». Chacun des 5 personnages exerce une force sur le wagonnet. 1. Comment se nomme cette force ? 2. Donner les caractéristiques (à part sa valeur) de cette force.
5
On suppose que chaque personnage tire avec la même intensité.
Erreur !
4
1 3 2
3. Ces 5 forces sont-elles identiques ? Justifier. 4. Dessiner ci-contre, sans soucis d’échelle, les 5 forces (on r r appellera T1 la force exercée par le personnage 1, T2 celle exercée par le personnage 2, etc..).
Lorsqu’une force produit un effet sur le système étudié, on dit qu’elle travaille. r r r r r 5. En tenant compte des commentaires de chacun des personnages, indiquer parmi les forces T1 , T2 , T3 , T4 et T5 , celles qui travaillent. 6. Pour que la force travaille, comment son point d’application doit-il être déplacé par rapport à la direction de cette force ?
2. Effets du travail d’une force Voici différents cas d’objets soumis à des forces dont le point d’application se déplace :
Force exercée par des sportifs sur un bobsleigh
Force exercée par l’air chaud sur une montgolfière
Force exercée par les pales d’un batteur sur de blancs d’œufs
Force exercée par un sportif sur la corde d’un arc
7. Dans chacun des cas, la force exercée se déplace. Cette force travaille-t-elle ? Justifier. 8. Quel est l’effet sur le bobsleigh de la force exercée par les sportifs ? 9. Quel est l’effet sur la montgolfière de la force exercée par l’air chaud ? 10. Quel est l’effet sur les blancs d’œufs de la force exercée par les pales du batteur? 11. Quel est l’effet sur la corde de l’arc de la force exercée par le sportif? 1/3
II. Travail d’une force constante lors d’un déplacement rectiligne 1. Les paramètres influençant le travail d’une force
Un voyageur tire sa valise.
Un voyageur marche selon une trajectoire rectiligne.
r
Il tire sa valise avec une force de tension F . 1. Cette force travaille-t-elle ? Justifier. 2. Quels sont les paramètres qui peuvent avoir une influence sur le travail de cette force ? 3. Quelle serait l’influence de ces paramètres sur le travail ?
2. Travail moteur et résistant On reprend le cas ci-dessus du voyageur qui tire sa valise selon une trajectoire rectiligne. On suppose que la force exercée par le voyageur sur la valise est constante. 4. Qu’appelle-t-on une « force constante » ?
r
5. Parmi les relations proposées dans le tableau suivant pour définir le travail W AB( F ) qu’une force constante de valeur T effectue sur un système au cours d’un déplacement rectiligne de longueur AB, laquelle vous paraît la plus adaptée ? Pourquoi ? Relation 1
W = F x AB
Relation 2
W = F x AB x sin α
Relation 3
W = F x AB x cos α
r 6. Est-ce que le travail W AB( F ) est une grandeur algébrique ? 7. Dans chacun des cas suivants représentés dans le tableau ci-dessous :
r
a.
Dessiner, dans la deuxième colonne du tableau, la force F en tenant compte de la condition imposée sur l’angle α.
b.
Remplir les colonnes trois et quatre sur le signe de cos α, l’expression et le signe de W AB( F ) ;
c.
Indiquer, dans la dernière colonne, si le travail est nul, moteur ou résistant.
r
Condition sur l’angle α
α= 0°
0
