[L1-L2] Mécanique du point. Force de liaison et travail

[invite8241b23e]

Bonjour à tous !

Dans le cadre d'un exercice, une phrase m'apparait bizarre. Je résume l'exercice :

Il s'agit d'un anneau assimilé à un point qui se trouve à une distance R d'un axe et dont le mouvement est hélicoïdal. Tour après tour il reste à une distance R de l'axe et le pas est constant.

Soit F la force de laison entre l'hélice et l'anneau. Sachant qu'il n'y a pas de frottements, voici ce qu'on me dit :

La force de liaison F ne travaille pas si sa puissance est nulle

Je ne voit pas ce qui permet de dire que sa puisance est nulle ?
Et quel rapport avec le fait qu'elle ne travaille pas ?

Bon week-end à tous !
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[invitece99558d]

Je ne voit pas ce qui permet de dire que sa puisance est nulle ?
Et quel rapport avec le fait qu'elle ne travaille pas ?

je suis a priori d'accord avec cette affirmation

la puissance instantannée est

or si la force ne travaille pas :


donc c'est assez cohérent, non ?

[invitea8d97425]

En plus de ça, la puissance est nulle car l'absence de frottements va donner une direction particulière à la force de liaison vis à vis de la vitesse... Fais un dessin pour t'en rendre compte

[invitece99558d]

en effet, comme le dit Ithilian_bzh ou comme on peut le déduire des équations écrites ci-dessus, le vecteur force est dans le cas présent orthogonal au vecteur déplacement en tout point de la trajectoire.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite88ef51f0]

Salut,
Déjà il faut voir que la phrase ne dit pas que ça ne travaille pas mais ne fait qu'établir la relation logique entre deux propositions...

Et la phrase est tout à fait juste : si la puissance de la force est nulle, ça veut dire que l'énergie par unité de temps qu'elle fournit est nulle (c'est la définition d'une puissance), ou encore que le travail par unité de temps est nul (c'est la définition du travail). Donc au final, la force ne travaille pas (quelle fainéante !).

[invite8241b23e]

Je viens de me relire et je ne suis pas clair. En fait, je comprends que puissance nulle = travail nul. Mais ce que je n'ai pas compris, c'est comment à partir du fait qu'il n'y a pas de frottement on arrive à conclure que la puissance est nulle ? Parce que s'il n'y a pas de frottements il n'y a pas de perte d'énergie, donc heu... et je vois même pas le rapport !

La réponse doit être toute bête...

[invite4021e8ad]

s'il n'y a pas de frottement alors la force de liaison est en tout point perpendiculaire à la trajectoire (pas de composante horizontale). Dans ce cas le travail de cette force est null tout au long du parcours

[invitece99558d]

Je ... Mais ce que je n'ai pas compris, c'est comment à partir du fait qu'il n'y a pas de frottement on arrive à conclure que la puissance est nulle ? Parce que s'il n'y a pas de frottements il n'y a pas de perte d'énergie, donc heu... et je vois même pas le rapport !...

je pense qu'on peut le dire en ces termes :
si la force totale ne travaille pas, il n' a pas de variation d'énergie et comme la puissance est liée à la variation d'énergie par unité de temps, alors cette dernière est nulle.

[invite63840053]

Je dirais que comme la puissance peut être reliée à la variation temporelle de l'énergie cinétique du système considéré, s'il n'y a pas de frottement, la variation de l'énergie cinétique restera nulle et donc la puissance sera nulle.
Par ailleurs, le travail entre deux instant t1 et t2 est l'intégrale de la puissance.
Or, comme la puissance est également équivalente à la variation d'énergie cinétique et qu'ici, celle-ci ne bouge pas, tu obtiens une relation simple en intégrant la puissance et la variation d'énergie cinétique qui est :
avec qui représente le travail entre l'instant t1 et t2 et T la variation d'énergie cinétique de ton systeme entre les instant t1 et t2.

[invite88ef51f0]

s'il n'y a pas de frottement, la variation de l'énergie cinétique restera nulle

C'est faux, il peut y avoir d'autres sources de variation de l'énergie cinétique qu'un frottement... comme par exemple le travail d'une force

[invite63840053]

s'il n'y a pas de frottement alors la force de liaison est en tout point perpendiculaire à la trajectoire (pas de composante horizontale). Dans ce cas le travail de cette force est null tout au long du parcours

Pas forcement non, il pourrait y'avoir un glissement sans frottement, ou un roulement non ?
Résultat, on aurait bien un travail...

[invite8241b23e]

Cool, ma correction est donc approximative ?!

[sitalgo]

B'soir,

comment à partir du fait qu'il n'y a pas de frottement on arrive à conclure que la puissance est nulle

On va prendre l'exemple du wagon roulant sur une voie horizontale, il faut une certaine force pour maintenir sa vitesse. Cette force ne lutte pas contre le poids (vertical) du wagon mais contre les forces de frottements dont l'effet est finalement horizontal.

Supprimons le frottements, le wagon roule tout seul, il n'y a plus besoin de force. Ce qui nempêche pas la réaction d'appuis des rails de se déplacer avec les roues du wagon. Il est clair pour tout le monde que ce déplacement de force de réaction n'effectue aucun travail (ou très faible, on n'est pas dans la vraie vie). Ce qui va dans le sens déjà dit, une force ne fournit pas de travail selon un axe qui lui est orthogonal.

D'une façon générale une réaction d'appui ne fournit pas de travail, sinon on a affaire à un vérin ou un monte-charge, ou alors c'est en train de se casser la gueule.

Notre anneau est dans le cas d'un wagon sur une voie en pente, sans frottements, qui descend par sa propre énergie (gravitaire).

[invite8241b23e]

Salut !

Merci à tous, et si j'ai bien compris, pas de frottements = puissance nulle !

Thx !

[invite88ef51f0]

Non pas vraiment. C'est plutôt : pas de frottements = (ici) force perpendiculaire au mouvement = puissance nulle.

[invite8241b23e]

OK, merci pour cette précision d'importance !