• Qu'est-ce que le travail mécanique ?
• Caractéristiques du travail mécanique
• Formule de travail mécanique
• Types de travaux mécaniques
• Exemples de travaux mécaniques

Nous expliquons ce qu'est le travail mécanique en physique, ses caractéristiques et la formule pour le calculer. Aussi, quels types existent et exemples.

Le travail mécanique est la quantité d'énergie transférée à un corps par une force.

Qu'est-ce que le travail mécanique ?

Dans physique, et plus précisément dans le bifurquer de la mécanique, s'entend par travail mécanique (ou simplement travaillé) à l'action d'un force sur un corps au repos mouvement, de manière à produire un déplacement dans le corps proportionnel à la énergie investi dans la force qui le meut. En d'autres termes, le travail mécanique est la quantité d'énergie transférée à un corps par une force agissant sur lui.

Le travail mécanique est ordre de grandeur scalaire, qui est généralement mesuré dans le Système international (SI) par joules ou joules (J) et est représenté par la lettre W (de l'anglais travailler, "Travaillé"). De plus, on parle souvent de travail positif ou négatif selon que la force transfère de l'énergie à l'objet (travail positif) ou la soustrait (travail négatif). Ainsi, par exemple, celui qui lance une balle fait un travail positif, tandis que celui qui l'attrape fait un travail négatif.

Caractéristiques du travail mécanique

Le travail mécanique se caractérise par :

• Il s'agit d'une grandeur scalaire, mesurée en joules (c'est-à-dire en kilogrammes par mètre carré divisé par une seconde au carré) et représentée par la lettre W.
• Elle dépend directement de la force qui la provoque, de sorte que pour qu'il y ait travail mécanique sur un corps, il faut qu'une force mécanique lui soit appliquée selon une trajectoire définie.
• Dans le langage courant, le terme « travail » est utilisé pour définir cette activité mécanique dont l'exécution consomme une quantité d'énergie.
• Le transfert de Chauffer (énergie calorique) n'est pas considéré comme une forme de travail, même s'il consiste en un transfert d'énergie.

Formule de travail mécanique

La formule la plus simple pour calculer le travail d'un corps mû par une force est généralement la suivante :

L = F x ré

où W est le travail effectué, F est la force agissant sur le corps et D est la distance de déplacement subie par le corps.

Cependant, la force et la distance sont généralement considérées comme des grandeurs vectorielles, qui nécessitent une certaine orientation dans l'espace. Ainsi, la formule ci-dessus peut être reformulée pour inclure une telle orientation, comme suit :

W = F x ré x cos𝛂

où le cosinus de alpha (cos𝛂) détermine l'angle entre la direction dans laquelle la force est appliquée et la direction dans laquelle l'objet se déplace en conséquence.

Types de travaux mécaniques

Le travail négatif se produit lorsque la force appliquée résiste au mouvement que l'objet apportait.

Le travail mécanique peut être de trois types, selon qu'il ajoute, soustrait ou maintient le niveau d'énergie dans le corps en mouvement. Ainsi, on peut parler de :

• Travail positif (W > 0). Cela se produit lorsque la force apporte de l'énergie à l'objet en question, produisant un déplacement dans la même direction dans laquelle la force a été appliquée. Un exemple de ceci serait un joueur de golf qui frappe une balle avec le club et la fait voler sur plusieurs mètres, ou un joueur de baseball qui frappe une balle en mouvement, modifiant la trajectoire qu'elle avait.
• Zéro travail (W = 0). Cela se produit lorsque la force appliquée ne produit aucun déplacement dans l'objet, même s'il consomme de l'énergie dans le processus. Un exemple de ceci serait une personne qui pousse un meuble très lourd sans le faire bouger d'un pouce.
• Travail négatif (W < 0).Cela se produit lorsque la force appliquée soustrait de l'énergie à l'objet en question, résistant au mouvement que l'objet a déjà apporté ou réduisant son déplacement. Un exemple de ceci serait un joueur de baseball qui attrape la balle lancée par un autre, l'empêchant de continuer sa trajectoire ; ou une personne qui se tient devant un objet qui tombe d'une colline et, bien qu'incapable de l'arrêter complètement, parvient à ralentir sa chute.

Exemples de travaux mécaniques

Voici quelques exemples de travaux mécaniques :

• Dans un match de football, l'arbitre tire un penalty et Lionel Messi envoie le ballon vers le but, avec une force de 500N, le faisant se déplacer d'environ 15 mètres sans toucher le sol. Combien de travail avez-vous mis pour marquer ce but?

Réponse : en appliquant la formule W = F x d, on a que Messi a fait un travail de 500N x 15m, soit un travail équivalent à 7500 J.

• Un train file vers le sud à toute vitesse, se dirigeant vers une voiture bloquée sur les rails. Un super-héros, réalisant le danger, décide de se placer devant la locomotive et d'arrêter sa progression. Considérant que le train apporte avec lui une force de 20 000 N, que le super-héros est invulnérable et que la locomotive est à 700 mètres de la voiture piégée, combien de travail le super-héros doit-il faire pour l'arrêter ?

Réponse : Étant donné que le freinage de la locomotive demande au moins 20 000 N en sens inverse, et que le super-héros aimerait laisser une marge d'au moins 2 mètres entre la locomotive et la voiture piégée, on sait qu'il doit appliquer un travail égal à 20 000 N x 698 m, soit un travail négatif de 13 960 000 J.