PHYSIQUE Cours - Classe de terminale S

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Lois - Terminale S
Chapitre 2: Forces, travail et énergie

Travail d'une force

Qu'est-ce le travail d'une force ?
Le travail traduit les échanges d'énergie qui s'opèrent sous l'influence d'une force exercée sur un système en mouvement.

Notation et unité

 Le travail d'une force vecteur force F qui s'exerce sur un système ne peut s'exprimer que lorsque ce système est 

en mouvement. Si par exemple le système se déplace d'un point A à un point B alors le travail se 

 note WAB( vecteur force F ).

Le travail s'exprime dans la même unité que l'énergie ( en général en joule ).

Travail d'une force constante lors d'un déplacement rectiligne
Si un système est soumis à une force constante lors d'un trajet rectiligne d'un point A à un point B alors le travail de cette force correspond au produit scalaire de cette force par le vecteur AB:

            WAB( vecteur force F ) =  vecteur force F . vecteur AB

Si l'angle entre les deux vecteurs est noté α (lettre grecque alpha ) alors l'expression du travail devient:

            WAB( vecteur force F ) =   F x AB x cos (α)

Travail d'une force

Cas particuliers:
- Si α = 90° alors cos (90) = 0 donc le travail est nul:
- Si α < 90° alors cos (90) > 0 et la valeur du travail est positive: il s'agit d'un travail moteur
- Si α > 90° alors cos (90) < 0 et la valeur du travail est négative: il s'agit d'un travail résistant
- Si α = 0 alors cos ( 0 ) = 1 et alors WAB = F x AB
- Si α = 180°  alors cos ( 180 ) = -1 et alors WAB = - F x AB

Travail d'une force conservative
Par définition une force est dite conservative si son travail ne dépend pas du chemin suivi par le système en mouvement.
Ainsi, quel que soit le chemin suivi pour aller d'un point A à un point B le travail de cette force a toujours pour expression:

            WAB( vecteur force F ) =  vecteur force F . vecteur AB

Les principales forces conservatives sont les forces gravitationnelles et électrostatiques.

Travail d'une force frottement
Les forces de frottement sont des forces non conservatives et leur travail dépend donc du trajet suivi: en général plus le trajet est long et plus le travail des forces de frottement est élevé.
Leurs travail ne peut être exprimé par la relation déjà vue que lorsque le mouvement est rectiligne. Les forces de frottement s'opposant au mouvement sont orientées avec un angle de 180° par rapport au déplacement et leur  travail s'exprime alors par la relation: WAB = - F x AB

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