Travail d'une force: qu'est-ce que c'est, calcul, exercices

Le travail est le transfert d'énergie à un corps ou à un système de corps en raison de l'application d'une force. Le travail qui est fait sur un corps produit un variation de l'énergie cinétique.

À travers cela ampleur importante de dynamique, il est possible d'étudier le transfert et la transformation de l'énergie dans les systèmes physiques les plus divers.

Lire aussi: Qu'est-ce que la force ?

Qu'est-ce que le travail?

le travail est un quantité physique qui mesure le transfert ou la transformation de l'énergie. L'unité de mesure de cette quantité scalaire est le joule. De plus, le travail effectué par une force équivaut à la variation de énergie cinétique, aussi bien que énergie potentielle attribué à un corps ou à un système de corps.

Lorsque le travail est effectué sur un corps, une partie de l'énergie qui était stockée dans ce corps est transformée en d'autres formes d'énergie. Lorsque nous élevons un objet du sol à une hauteur h, par exemple, nous transformons une énergie qui est de nos muscles à ce corps qui, après s'être élevé, commence à présenter une certaine quantité dans

instagram story viewer

eténergie potentielle gravitationnelle.

Lorsque nous soulevons un corps, nous travaillons dessus.

Il est à noter que le travail est calculé en fonction de la distance parcourue par le corps. Cependant, pour ce calcul, seule la distance parcourue dans le sens de la force effectuant le travail est prise en compte, c'est-à-dire le travail est égal à la projection vectorielle force sur la direction de la distance parcourue par le corps.

Comment est calculé le travail d'une force ?

Pour calculer le travail effectué par un force constante, il faut multiplier le module de cette force par le distance voyagé et par cosinus de l'angle qui se forme entre la force (F) et la distance (d). La formule que nous utilisons pour calculer le travail est la suivante :

A partir de la formule affichée, vous pouvez voir que il n'y a pas de travail effectué lorsque l'angle entre la force et la distance est égal à 90º, puisque le cosinus de cet angle est égal à zéro. En effet, lorsqu'une force est appliquée dans une direction perpendiculaire à un déplacement, cette la force ne favorise aucune variation de l'énergie cinétique du corps, mais change seulement la direction de son mouvement.

Travail moteur et travail difficile

travail moteur est le nom donné au travail qui est fait pour faveur du mouvement d'un corps, lui fournissant énergie cinétique. D'autre part, le travailrésistant est celui où un forcecontraireaumouvement, faire en sorte que le corps voit son énergie cinétique réduite et/ou transformée en d'autres types d'énergie, comme l'énergie potentielle gravitationnelle ou L'énérgie thermique, dans le cas où un force dissipative.

Dans le travail moteur, le les vecteurs de force et de déplacement sont parallèles (angle 0°). Dans le travail résistant, ces vecteurs sont opposés (angle de 180º). Découvrez des exemples de situations dans lesquelles un travail moteur et un travail résistant sont effectués.

Lorsque nous poussons un caddie, nous effectuons un travail moteur.
Lorsque les plaquettes de frein d'un vélo appuient sur la jante, le force de friction fait un travail difficile.
Lorsque nous descendons une échelle, la force du poids effectue un travail moteur.
Lorsque nous montons sur une échelle, la force du poids fait un travail difficile.

A lire aussi: Traction - force exercée sur un corps par des cordes, des câbles ou des fils

force travail poids

Le travail effectué par la force du poids correspond à la quantité d'énergie nécessaire pour soulever un corps de masse m à une hauteur h par rapport au sol, dans une région où le la gravité vaut g. Voir la formule utilisée pour calculer le travail du force poids:

m – masse corporelle (kg)

g – gravité (m/s²)

H – hauteur (m)

Travaux d'électricité

Le calcul de travaux d'électricité peut être fabriqué à partir du produit entre le module de charge et la différence de potentiel électrique, en volts, auquel cette charge est soumise.

τ – travail (J)

quelle – charge électrique (C)

U – différence de potentiel (V)

Travail d'intensité variable

Le travail d'une force variable peut être calculé à partir d'un graphique qui relie la force au déplacement subi par le corps. Dans ce cas, le module du travail effectué est numériquement égal à zone sous la courbe. Regarder:

La zone graphique Fxd représente le module de travail effectué.

Théorème du travail et de l'énergie cinétique

Le théorème du travail et de l'énergie cinétique rapporte la quantité de travail qui est effectué sur un corps ou sur un système de corps en fonction de la variation de son énergie cinétique. Autrement dit, chaque performance de travail est accompagnée d'une variation d'énergie cinétique.

Bref, on dit que le travail effectué est égal à la variation de l'énergie cinétique :

Le théorème ci-dessus stipule que le travail est équivalent à la variation de l'énergie cinétique.

Pour en savoir encore plus sur la définition du travail, il est nécessaire de résoudre quelques exercices sur le sujet. Allez?

Voir aussi: Comment résoudre les exercices de la loi de Newton

Exercices résolus sur le travail d'une force

Question 1 — (Espcex) Un bloc, tiré au moyen d'une corde inextensible et d'une masse négligeable, glisse sur une surface horizontale avec friction, décrivant un mouvement rectiligne et uniforme. La corde fait un angle de 53° avec l'horizontale et la traction qu'elle transmet au bloc est de 80 N. Si le bloc est déplacé de 20 m le long de la surface, le travail effectué par traction sur le bloc sera :

(Données: sin 53° = 0,8 et cos 53° = 0,6)

a) 480 J

b) 640 J

c) 960 J

d) 1280 J

e) 1600 J

Résolution:

Pour répondre à cette question, il faut utiliser la formule du travail, mais aussi identifier les données pertinentes dans l'énoncé, qui sont la force, la distance et le cosinus de l'angle. Ensuite, vous devez faire le calcul suivant :

Sur la base du résultat obtenu, nous concluons que la bonne alternative est la lettre C.

Question 2 — (CPS) Pour transporter la terre fertilisée retirée du compost, un agriculteur remplit une brouette et l'amène sur le site de plantation en appliquant une force horizontale constante d'une intensité égale à 200 N. Si lors de ce transport, la force résultante appliquée était capable de faire un travail de 1800 J, alors la distance entre le tas de compost et le site de plantation était, en mètres :

a) 6

b) 9

c) 12

d) 16

e) 18

Résolution:

La question nous demande de calculer la distance et, pour cela, on nous informe le module de la quantité de travail, ainsi que de la force. De cette façon, nous devons faire le calcul suivant :

D'après le calcul, l'alternative correcte est la la lettre B.

Question 3 — (Mackenzie) Aux Jeux olympiques de Rio 2016, notre médaillé d'or au saut à la perche, Thiago Braz, pesant 75,0 kg, a atteint une hauteur de 6,03 m, un record du monde, en tombant de 2,80 m du point d'appui de la perche. En considérant le module d'accélération de la pesanteur g = 10 m/s², le travail effectué par la force du poids pendant la descente était d'environ :

a) 2,10 kJ

b) 2,84 kJ

c) 4,52 kJ

d) 4,97 kJ

e) 5,10 kJ

Résolution:

La réponse à cette question nous oblige à calculer une quantité de travail. Pour ce faire, nous avons besoin de connaître les valeurs de masse, de gravité et de hauteur. En possession de ces valeurs, il suffit de faire le calcul :