Il n'y a pas de définition de ce qu'est l'énergie, mais nous savons que son existence rend le travail possible. L'énergie stockée dans les aliments, par exemple, permet aux organes du corps d'une personne de fonctionner correctement. Les carburants font avancer les véhicules à moteur. De même, l'énergie électrique produite par la batterie fait se déplacer les électrons des fils conducteurs d'énergie.
Lorsqu'on parle d'énergie, il est extrêmement important de souligner le principe de conservation de l'énergie. Ce principe, selon Lavoisier, dit: « Dans la nature rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ».
Afin d'illustrer les conversions d'énergie en général, considérons un ressort détendu (figure 1), c'est-à-dire un ressort qui n'est pas étiré. Voir:
Comprimer le ressort demande de l'énergie. Ainsi, une force est appliquée à l'une de ses extrémités, de sorte qu'elle se contracte. On dit qu'en appliquant une force sur le ressort, le travail est fait. Ce travail correspond à l'énergie transférée de la personne au ressort. La figure 2 représente le ressort déjà comprimé et avec un verrou sur le chariot, l'empêchant de se libérer.
Le ressort comprimé emmagasine de l'énergie. Cette énergie ne peut cependant se manifester qu'en retirant le cadenas du chariot. L'énergie stockée dans le ressort est appelée énergie potentielle élastique. Potentiel car il peut se manifester et élastique car il est dans un corps élastique déformé.
Maintenant, en regardant la figure 3, nous remarquons que le chariot s'est libéré. Lorsque le verrou a été retiré, l'énergie potentielle qui était stockée dans le ressort s'est manifestée, provoquant l'acquisition de mouvement du chariot. Encore une fois, nous avons fait le travail. Or ce travail correspond à l'énergie transférée du ressort au chariot. L'énergie que le chariot a acquise s'appelle l'énergie cinétique.
Énergie cinétique: c'est l'énergie qui est liée au mouvement des corps.
Énergie potentielle (gravitationnelle, élastique, électrique, etc.) : c'est l'énergie qu'un corps a par rapport à la position particulière qu'il occupe.
En l'absence de frottement, l'énergie mécanique totale d'un système est conservée, avec seulement la transformation de l'énergie potentielle en énergie cinétique et vice versa. Voir:
ETmec= ETç + ETP
Il est très important de préciser que le travail et les formes d'énergie sont des quantités scalaires.
travail d'une force
Le travail est la mesure de l'énergie qui est transférée à un corps, en raison de l'application d'une force le long d'un déplacement. En physique, le travail est généralement représenté par W (qui vient du travail anglais) ou plus communément la lettre grecque tau
.Pour calculer le travail d'une force, il est important de souligner qu'elle peut être :
Travail d'une force constante parallèle au déplacement : est calculé lorsque la force est appliquée dans la même direction que le déplacement. Il peut être calculé comme suit :
Ne vous arrêtez pas maintenant... Y'a plus après la pub ;)
Puisque l'angle entre la force et le déplacement est nul, il rend le cosinus de cet angle égal à 1, rendant l'expression équivalente à :
Où D est le déplacement subi par le corps.
Travail d'une force constante et non parallèle au déplacement :
Lorsque nous avons l'application d'une force constante et non parallèle, comme dans le schéma ci-dessus, nous calculons le travail comme suit :
A où? c'est l'angle formé entre la force et le déplacement subi par le corps.
Dans le SI (Système International d'Unités) le travail est donné en joule, qui est représenté par la lettre (J) et la force est donnée en newton (N). Cette unité porte le nom du physicien britannique James Prescott Joule. Dans le système CGS, l'unité de travail est erg = dyne x centimètre.
Par Marco Aurélio da Silva
Équipe scolaire du Brésil
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. « Énergie et travail d'une force »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/trabalho.htm. Consulté le 27 juin 2021.
