Mécanique du solide et énergie — Première D
En Première D, on étudie comment un solide se déplace : soit en translation, soit en rotation. Ces notions servent partout, du pousse-pousse d'Antsirabe à la roue d'une charrette. Pour aller plus loin, on relie le mouvement à l'énergie grâce au travail d'une force.
À Antananarivo, Ravo pousse une caisse de 20 kg sur 5 m le long d'un couloir, avec une force horizontale constante de 30 N dans le sens du déplacement. La caisse se déplace en bloc, sans tourner : c'est une translation.
Le travail d'une force constante F dont le point d'application se déplace de d, mesure l'énergie transférée. Quand la force est parallèle au déplacement : W = F × d. Il s'exprime en joules (J).
Pour Ravo : W = 30 × 5 = 150 J. Il a fourni 150 J d'énergie pour déplacer la caisse. À l'inverse, dans une rotation comme celle d'une meule, c'est un moment de force qui fait tourner le solide autour d'un axe fixe.
À retenir
- En translation, tous les points du solide ont le même mouvement (même vitesse, même direction).
- En rotation, les points décrivent des cercles autour d'un axe fixe.
- Le travail d'une force constante parallèle au déplacement vaut W = F × d, en joules.
- Le travail traduit un transfert d'énergie au solide.
Exercice d'exemple
Voir la correction
La force est parallèle au déplacement, donc W = F × d = 25 × 8 = 200 J. Soa fournit un travail de 200 joules.
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