I. Travail mécanique d’une force
1. Définition
Une force effectue un travail lorsque son point d’application se déplace.
2. Les types de travail
- Travail moteur : le travail est dit moteur lorsque la force a le même sens que le déplacement. On dit que la force favorise le déplacement.
- Travail résistant : le travail est résistant lorsque la force et le déplacement sont de sens contraire. On dit que la force s’oppose au déplacement.
- Travail nul : le travail est dit nul lorsque la droite d’action de la force est perpendiculaire au déplacement ou lorsque le point d’application de la force ne se déplace pas.
3. Expression et unité du travail d’une force constante
Dans le cas particulier où la force et le déplacement sont colinéaires, l’expression du travail d’une force constante est :
$\color{orangered}{W(\overrightarrow{F})=F \times L}$
avec
$\left\{\begin{array} \\W (\overrightarrow{F}): \text { travail de } \overrightarrow{F} \text { en joule }(J) \\ \overrightarrow{F}: \text { la force en newton }( N ) \\ L \text { : la longueur du déplacement en mètre (m) }\end{array}\right.$
4. Travail du poids d’un corps
Le travail du poids d’un corps de masse $m$ se déplaçant verticalement d’une altitude $h$ est :
$\color{orangered}{W(\vec{P})=P \times h=m g h}$
avec
$\left\{\begin{array}\\ W(\overrightarrow{P}) \text { : travail du poids en joule (J)} \\ \overrightarrow{P}\text { : poids du corps en newton (N)} \\ m \text{ : masse du corps en Kg} \\ h \text { : la hauteur du déplacement en mètre (m) }\end{array}\right.$
NB : le travail du poids ne dépend pas du chemin suivit mais du déplacement de la hauteur.
II. Puissance mécanique
1. Définition
La puissance mécanique fournie par une force est le travail qu’elle effectue en une unité de temps.
$\color{orangered}{P(\overrightarrow{F})=\dfrac{W(\overrightarrow{F})}{t}}$
avec
$\left\{\begin{array} \\ W(\overrightarrow{F}) \text { : travail de } \overrightarrow{F} \text { en joule (J)} \\ t \text { : temps mis pour effectuer le travail en seconde (s)} \\ P(\overrightarrow{F}) \text { : puissance mécanique en watt (W)}\end{array}\right.$
2. Autre expression de la puissance
$P(\overrightarrow{F})=\dfrac{W(\overrightarrow{F})}{t}$ or $W(\overrightarrow{F})=F \times L$ alors $P(\overrightarrow{F})=\dfrac{F \times L}{t}=F \times \dfrac{L}{t}$ or $V=\dfrac{L}{t}$ donc
$\color{orangered}{P(\overrightarrow{F})=F \times V}$
avec
$\left\{\begin{array}\\ \overrightarrow{F} \text { : la force en newton (N)} \\ V \text { : la vitesse du solide en } \rm{m. s^{-1}} \\ P(\overrightarrow{F}) \text { : puissance mécanique en watt (W)}\end{array}\right.$
Autre unité de la puissance
1 cheval vapeur (ch)= 736 W