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Travail d'une force. Exercices. Correction. |
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Programme 2011 :
Physique et
Chimie Programme 2020 :
Physique et
chimie
Pour aller plus loin :
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Mots clés : Forces et déplacement ; Travail d'une force ; Travail moteur ; Travail résistant ; Travail d'une force constante ; travail du poids ; Puissance ; ... |
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Travail
du poids :
Un solide de masse m se déplace d’un point A à un point B situé à une altitude h = 1,5 m au-dessus de A. 1)- Parmi les relations suivantes, choisir celle qui exprime le travail du poids entre A et B : a. W = m.g.L : b. W = - m.g.L c. W = m.g.h : d. W = - m.g.h 2)- Calculer le travail du poids entre A et B. Données : m = 1,0 kg et g = 10 N / kg |
Correction :
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1)- Bonne relation : a. W = - m.g.h - Le travail du poids est résistant. - L’altitude du poids A est inférieure à l’altitude du point B. 2)- Valeur du travail du poids : - W = - m.g.h - W = - 1,0 x 10 x 1,5 - W = - 15 J |
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Exprimer
le travail du poids :
Un parapentiste de masse m = 83 kg s’élance du sommet du Toussaou (vallée d’Ossau) à l’altitude zA = 1437 m. Il atterrit à Gère-Bélesten à l’altitude zB = 430 m. 1)- Donner l’expression littérale du travail du poids du corps et calculer sa valeur. 2)- Entre ces lieux de départ et d’arrivée, le parapentiste, emporté par un puissant courant ascendant, est passé au-dessus du village d’Aste-Béon à l’altitude zC = 1847 m. Cette information change-t-elle le résultat obtenu précédemment ? |
Correction :
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1)- Travail du poids : -
2)- Valeur du travail du poids : - Le travail du poids ne dépend pas du chemin suivi, le résultat est inchangé. |
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En
piste :
Une skieuse est tirée à vitesse constante,par un remonte-pente, sur une piste verglacée rectiligne de longueur L = 300 m, faisant un angle α = 20 ° avec l’horizontale. La tige du remonte-pente fait un angle β = 30 ° avec la direction de la piste. La masse de la skieuse équipée est m = 58 kg. 1)- Étude des différentes forces : a. Faire un bilan des forces s’exerçant sur la skieuse et les représenter sur un schéma. La force exercée par la tige est
parallèle à sa direction et les frottements sont négligeables. b.
Quelle relation existe-t-il entre lesforces appliquées
à la skieuse ? 2)- Travail des forces : a.
Quel est le travail de la résultante
des forces ? b.
Exprimer le travail de chaque force. c.
En déduire la valeur de la force de
traction exercée par
la tige. Donnée : g = 9,8 N / kg |
Correction :
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1.
Référentiel d’étude : - La piste
, système S :
-
a)- Bilan des forces : - La skieuse est soumise - à son poids
- à la réaction (perpendiculaire au support). - A la force
b)- Relation entre les différentes forces : - La skieuse est animée d’un mouvement - rectiligne uniforme. - D’après la réciproque du principe de l’Inertie, - On peut écrire : -
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2. Travail d’une force : a)- Travail de la résultante des forces : - Or
- En conséquence, le travail de la résultante des forces extérieures est nul. b)- Travail de chaque force : - - -
c)- Valeur de la force de traction T. -
- A.N : - |
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On peut retrouver les valeurs des forces
grâce à une construction graphique.
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Choisir, parmi les propositions suivantes : 1)- Le travail d’une force appliquée à un objet animé d’un mouvement de translation rectiligne est nul si :
a. Le point d’application de la force se déplace à vitesse
constante ;
b. La direction de la force est perpendiculaire au vecteur
déplacement de son point d’application ;
c. La trajectoire est perpendiculaire au vecteur force. 2)- Un solide est animé d’un mouvement de translation rectiligne uniforme. Il est soumis à deux forces constantes :
a. Le travail de chacune des forces est nul ;
b. Le travail de la somme des forces est nul ;
c. La somme des travaux de ces deux forces n’est pas nulle ; 3)- Un objet est en mouvement de translation curviligne uniforme. Le point d’application d’une des forces constantes appliquées à ce solide passe de la position C à la position D. A. Le travail de cette force est :
a. b. W = F . CD.
c. B. La somme des travaux des forces appliquées : a. Est nulle ;
b. N’est pas nulle ;
c. Pas de solution évidente. 4)- Le travail d’une force constante est moteur si :
a. La direction de cette force est colinéaire au déplacement
rectiligne de son point d’application ;
b. L’angle entre le vecteur force et le vecteur déplacement
est inférieur à 90 ° ;
c. Le vecteur force est de même direction et de même sens
que le vecteur déplacement. 5)- Le centre d’inertie d’un objet de masse m passe d’un point C à un point D d’altitude plus basse.
Le vecteur
zC et zD sont les coordonnées du centre d’inertie sur l’axe (Oz) orienté vers le haut ; la dénivellation entre les points C et D est h = | zD - zC |. Le travail du poids pour passer de C à D est :
a. WCD =
m .
g .
h . cos
α
b.
WCD
= m
. g
. h
c. WCD
= m
. g
. (zD - zC
) |
Correction :
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Choisir, parmi les propositions suivantes : 1)- Le travail d’une force appliquée à un objet animé d’un mouvement de translation rectiligne est nul si :
b.
La direction de la force est
perpendiculaire
au vecteur déplacement de son point d’application ;
c. La
trajectoire est perpendiculaire au vecteur force. 2)- Un solide est animé d’un mouvement de translation rectiligne uniforme. Il est soumis à deux forces constantes :
b. Le travail de la somme des forces est nul
3)- Un objet est en mouvement de translation curviligne uniforme. Le point d’application d’une des forces constantes appliquées à ce solide passe de la position C à la position D. A. Le travail de cette force est :
a.
c. B. La somme des travaux des forces appliquées :
a. Est
nulle ;
4)- Le travail d’une force constante est moteur si :
b. L’angle entre le vecteur force et le vecteur déplacement est inférieur à 90 °.
c.
Le vecteur force est de même
direction et de même sens que le vecteur déplacement. 5)- Le centre d’inertie d’un objet de masse m passe d’un point C à un point D d’altitude plus basse.
Le vecteur
zC et zD sont les coordonnées du centre d’inertie sur l’axe (Oz) orienté vers le haut ; la dénivellation entre les points C et D est h = | zD - zC |. Le travail du poids pour passer de C à D est :
b. WCD
=
m
.
g
.
h
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