Travail d'une force, puissance et rendement d'une conversion énergétique

En 30 secondes

• Le travail d'une force dépend de son intensité, de la distance parcourue par son point d'application et de l'angle avec le déplacement ; il est moteur si positif, résistant si négatif.
• La puissance moyenne est le travail réalisé divisé par la durée : elle mesure la rapidité du transfert d'énergie, en watts.
• Le rendement d'une conversion énergétique est le rapport entre l'énergie utile obtenue et l'énergie totale fournie ; il est toujours inférieur à 100 %.

Ce que tu sauras faire

• Rappeler le calcul du travail d'une force constante, vu en classe de première, et déterminer s'il est moteur ou résistant.
• Calculer la puissance moyenne développée par une force à partir du travail réalisé et de la durée.
• Étendre ces notions à toute conversion énergétique en calculant un rendement, notion propre au programme de terminale.

Les mots à connaître

Travail d'une force

le transfert d'énergie assuré par une force lorsque son point d'application se déplace ; il se note W(F), s'exprime en joules (J), et vaut le produit de l'intensité de la force, de la distance parcourue par son point d'application et du cosinus de l'angle entre la force et le déplacement.

Puissance

le débit auquel une force ou un système transfère de l'énergie au cours du temps ; la puissance moyenne développée par une force est le travail qu'elle réalise divisé par la durée de ce travail, et s'exprime en watts (W).

Rendement d'une conversion énergétique

le rapport entre l'énergie utile obtenue en sortie d'une conversion et l'énergie totale fournie en entrée ; il est toujours inférieur à 1 (ou à 100 %), car une partie de l'énergie fournie est systématiquement dissipée, le plus souvent sous forme de chaleur.

Le piège classique

Confondre le travail d'une force, exprimé en joules, avec sa puissance, exprimée en watts : la puissance dépend en plus de la durée pendant laquelle le travail est réalisé.

L'astuce

Retiens que travail et puissance ne sont pas la même chose : le travail se compte en joules, la puissance ajoute la notion de durée et se compte en watts.