2.3 TRANSFERT D'ENERGIE ET TRAVAIL

2.3 Transfert d’énergie et travail

 

        L’énergie cinétique est une forme d’énergie : celle qui est associée à la vitesse. Lorsque la somme des travaux des forces extérieures qui s’exercent sur un solide n’est pas nulle, nous avons précédemment montré que l’énergie cinétique du solide est modifiée. On dit dans ce cas que le solide et le milieu extérieur ont échangé de l’énergie cinétique par travail. Nous allons procéder à la vérification de cette propriété.

Prenons le cas suivant : un mobile autoporteur de masse m = 600g, dont la soufflerie fonctionne, glisse sur une longueur AB = 30cm, le long d’une table faisant un angle a = 20° avec l’horizontale. Le mobile est lâché sans vitesse initiale en A. Le mouvement s’effectue dans le référentiel terrestre supposé galiléen. Le système {mobile autoporteur} est soumis à l’action de 2 forces :

son poids P, la réaction normale RN (le mouvement s’effectue sans force de frottements puisque la soufflerie fonctionne.

Or la réaction normale du support est orthogonale au déplacement donc son travail est nul.


D’après le théorème de l’énergie cinétique :

 

Le travail du poids P est moteur puisque zA - zB > 0.

En même temps que cette force poids travaille, l’énergie cinétique du mobile autoporteur augmente passant ainsi de ECA à ECB.

On en conclut que le mobile autoporteur reçoit de l’énergie du milieu extérieur .

Reprenons notre mobile autoporteur dans notre nouvel exemple :

Le mobile autoporteur se déplace sur une longueur AB = 30cm, le long d'une table format un plan rectiligne et horizontale. La soufflerie du mobile autoporteur est abimée. Il est propulsé à une vitesse initiale VA = 2,78m/s puis il s'arrête au point B (vitesse nulle)

Le système {mobile autoporteur} dans le référentiel terrestre supposé galiléen est soumis à l'action de 3 forces distinctes : son poids P, la réaction normale RN et la force de frottements f. Il s'agit d'un mouvement de translation.

D'après le théorème de l'énergie cinétique :

En même temps que cette force travaille, l'énergie cinétique du mobile autoporteur décroît passant ainsi de ECA à ECB (qui nous le rappellons est nulle).

On en conclut que le mobile autoporteur cède de l'énergie au milieu extérieur (table).

Lorsque le seul effet produit par une force sur un solide est une variation de son énergi cinétique, cette variation est égale à l'énergie cinétique transférée par le travail de la force.

Si le travail est moteur, le solide reçoit de l'énergie; si le travail est résistant, il perd de l'énergie.

Le travail peut donc être considéré comme un mode de transfert de l'énergie.



 

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