TRAVAIL ET ENERGIE Compétences exigibles: • établir et exploiter les expressions du travail d’une force constante (force de pesanteur, force électrique dans le cas d’un champ électrostatique uniforme) • établir l’expression du travail d’une force de frottement d’intensité constante dans le cas d’une trajectoire rectiligne • analyser les transferts énergétiques au cours du mouvement d’un point matériel • extraire et exploiter les informations sur l’influence des phénomènes dissipatifs sur la problématique de la mesure du temps, sur l’évolution de la définition de la seconde et pour justifier l’utilisation de l’horloge atomique • pratiquer une démarche expérimentale pour mettre en évidence les différents paramètres influençant la période d’un oscillateur mécanique et son amortissement • pratiquer une démarche expérimentale pour étudier l’évolution des énergies d’un oscillateur

1. Travail d’une force constante Le travail d’une force constante dont le point d’application se déplace de A à B est: avec en joule (J) F en newton (N) AB en mètre (m) α en degré (°)

b) Travail du poids d’un corps Dans un champ de pesanteur supposé uniforme, le travail du poids d’un objet de masse m se déplaçant de A à B ne dépend que des altitudes des points de départ et d’arrivée. avec en joule (J) m en kilogramme (kg) g en newton par kilogramme (N.kg-1) zA et zB en mètre (m)

c) Travail de la force électrostatique qui s’exerce sur une particule de charge q positive Dans un champ électrostatique uniforme, le travail de la force électrostatique s’exerçant sur une particule de charge q se déplaçant de A à B ne dépend que des potentiels des points A et B: avec en joule (J) q en coulomb (C) VA et VB en volt (V)

d) Travail d’une force de frottement Lors d’un mouvement rectiligne de longueur AB, le travail d’une force de frottement d’intensité constante est donnée par: avec en joule (J) AB en mètre (m)

e) Force conservative Si le travail d’une force est indépendant du chemin suivi c’est-à-dire s’il ne dépend que des positions du point de départ A et du point d’arrivée B, on dit que la force est conservative.

2. Transferts d’énergie La variation d’énergie potentielle d’un système déplacé de A à B est égale à l’opposé du travail effectué par les forces conservatives s’exerçant sur ce système: Lorsqu’un système est soumis à des forces conservatives et/ou à des forces non conservatives dont le travail est nul, son énergie mécanique se conserve. Il y a transfert total de l’énergie potentielle en énergie cinétique et inversement.

Lorsqu’un système est soumis à des forces conservatives, et/ou à des forces non conservatives qui travaillent, son énergie mécanique ne se conserve pas. Sa variation est égale au travail des forces non conservatives. Il y a transfert partiel de l’énergie potentielle en énergie cinétique et inversement.