Travail d'une force (cas constant)

Objectifs

Comprendre la notion de travail d'une force constante et savoir le calculer dans le cadre des phénomènes mécaniques.

Définition du travail

Le travail réalisé par une force est une grandeur physique qui mesure l'effet de cette force lorsqu'elle déplace un point matériel. Il est noté W.

Conditions

• Force constante en intensité et direction.
• Déplacement rectiligne dans la même direction ou angle donné.

Formule du travail

Pour une force constante Ψ agissant sur un point dont le déplacement est ∂x :

W = F × Δx × cos(θ)

où :

• F : la norme de la force (en newtons, N)
• Δx : le déplacement (en mètres, m)
• θ : l'angle entre la force et le déplacement

Interprétation

• Si θ = 0° : la force est dans le même sens que le déplacement, le travail est maximum.
• Si θ = 90° : la force est perpendiculaire au déplacement, le travail est nul.
• Si θ = 180° : la force est opposée au déplacement, le travail est négatif.

Exemple

Une personne pousse une boite avec une force de 50 N sur 2 m, dans la même direction que le déplacement (θ=0°).

W = 50 N × 2 m × cos(0°) = 50 × 2 × 1 = 100 J

Le travail effectué est de 100 joul(es).

Résumé

• Le travail d'une force est une grandeur physique mesurant l'effet de cette force lors du déplacement.
• Il dépend de l'intensité de la force, de la distance parcourue et de l'angle entre force et déplacement.
• Le travail peut être positif, nul ou négatif selon la situation.