📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Travail d'une force constante : $W_{AB}(\vec{F}) = \vec{F} \cdot \vec{AB} = F \cdot AB \cdot \cos(\alpha)$.
- Théorème de l'énergie cinétique (TEC) : La variation de l'énergie cinétique est égale à la somme des travaux des forces appliquées : $\Delta E_c = E_c(B) - E_c(A) = \sum W_{AB}(\vec{F})$.
- Énergie cinétique : $E_c = \frac{1}{2}mv^2$.
- Énergie potentielle de pesanteur (EPP) : $E_{pp} = mgz + C$. On choisit souvent $C=0$ au sol ($z=0$).
- Énergie mécanique : $E_m = E_c + E_{pp}$.
- Conservation de l'énergie : Si le système n'est soumis qu'à des forces conservatives, $E_m = \text{constante}$ (donc $\Delta E_m = 0$). Si des forces non conservatives (frottements) agissent, $\Delta E_m = \sum W_{AB}(\vec{f}_{nc})$.
Méthodes à maîtriser
- Bilan des forces : Identifier toutes les forces agissant sur le système.
- Choix du niveau de référence : Fixer $z=0$ pour l'EPP (souvent le point le plus bas).
- Application du TEC : Toujours vérifier le signe du travail (moteur > 0, résistant < 0).
- Calcul de $\Delta E_m$ : Utiliser $\Delta E_m = W_{AB}(\vec{f})$ pour calculer la valeur d'une force de frottement.
Exemples corrigés
- Chute libre : Un objet tombe sans vitesse initiale. $E_m(A) = E_m(B) \Rightarrow mgz_A = \frac{1}{2}mv_B^2 + mgz_B$. On en déduit $v_B = \sqrt{2g(z_A-z_B)}$.
- Plan incliné avec frottement : Le travail du poids est $mg(z_A-z_B)$ et celui du frottement est $-f \cdot AB$.
Erreurs fréquentes
- Oublier le signe $(-)$ pour le travail des forces de frottement.
- Confondre $E_m$ constante (sans frottements) et $E_m$ qui diminue (avec frottements).
- Se tromper dans l'angle $\alpha$ entre la force et le vecteur déplacement.