Force et unités

[invite1815de90]

Salut a tous,
mon premier post dans ce forum (qui a l'air bien sympathique).

Je suis en premiere S et il y a quelque temps deja que nous etudions les forces etc en cours...
Je pense comprendre a peu pres les bases mais j'avoue avoir un peu de mal avec les notions de travail et de puissance.
En fait j'aimerai aller au dela de la simple recitation de calcul et mieux apprehender la nature de ce que je fais.

Voila ce que je crois savoir,
une force est susceptible de modifier le comportement d'un objet: le devier, l'accelerer ou le deformer.
Le newton permet de la mesurer. 1N fournit a un objet de 1kg un acceleration de 1m/s en une seconde.

Mais pour ce qui suit je bug.
Le travail kézako ?
On me dit: le produit d'une force par une distance. Certes ...
Ca mesure en joule, c'est de l'energie. Qu'est ce que ca signifie ?

Autre trou noir: la difference entre travail(Joule) et puissance Watt).
La puissance est le quotient d'un travail par le temps durant lequel il s'effectue. Certes?
Mais ca definit seulement des calcul rien de palpable.

Je voudrais vous presenter ma conception.
Pour elever un objet je doit fournir une force qui compense celle de la gravité terrestre, soit 9,81N en france environ.
Si je fournit exactement cette force l'objet reste immobile, les force se compensent, non? Il faut donc que je fournisse plus, mais dans ce cas l'objet devrait subir une acceleration permanente.

Donc si je monte un objet en general je lui communique d'abord plus de force pour le faire decoler puis autant pour qu'il conserve son mouvement, puis moins pour qu'il s'arrete et enfin autant pour qu'il reste au meme niveau (c'est ce que je pense).
Je m'imagine donc que la vitesse de montée de l'objet correspond au surplus de force donnée au décollage (9,81N qui compense puis xN pour le mettre en mouvemnt).
J'en deduit donc que la puissance est intimement liée a ce surplus de force fournit car qui dit plus d'acceleration (newton) vitesse superieur et donc temps reduit.

La puissance est donc selon moi liée au temps dont l'objet beneficie de ce surplus de force et a l'intensité de cette force.
C'est mon modele personnel, qui me pariat logique parce qu'il est intutif, mais je n'arrive pas a le mettre en relation avec les calculs de travail (energie) et de puissance qu'on nous jette a la figure en classe.
Ce que je reproche au cours de 1°S c'est de donner une methode sans chercher a expliquer son fonctionnement, juste des calcul a utiliser quand on arrive a reconnaitre un contexte deja resolu en exemple.

Voila, voila, j'espere avoir ete clair et que vous m'apporterez vos lumiere sur la puissance et le travail
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[invitee16ff47e]

Salut ! bienvenue au club. Tu poses d'excellentes questions!
Comme il se fait tard, je me contente de reprendre une petite partie de ton post qui contient une partie des réponses à tes questions.

Je m'imagine donc que la vitesse de montée de l'objet correspond au surplus de force donnée au décollage (9,81N qui compense puis xN pour le mettre en mouvemnt).

C'est justement à ceci que sert le travail. L'énergie cinétique (je ne sais pas si c'est au programme de première désolé pour moi c'est très très loin) de ton objet, qui vaut , c'est justement le travail de la force, c'est à dire xN multiplié par la distance parcourue par ton objet. C'est pour cela que le travail est un concept utile, c'est parce qu'il permet de calculer facilement la vitesse acquise par l'objet. Je ne sais pas si je réponds un peu à ta question où si je suis complètement à côté...

[Sephi]

Le travail est une énergie (celle "dépensée" par une force pour s'appliquer sur une certaine distance), et la puissance est une énergie par unité de temps.

[invitee16ff47e]

Par contre pour ce qui est de la puissance je n'arrive pas trop à comprendre ce que tu dis. Pour moi l'intérêt essentiel du concept de puissance c'est qu'il permet de caractériser l'énergie consommée par un appareil donné (lampe, radiateur). Rien de beaucoup plus profond que ça, c'est moins important à mon sens que le travail ou l'énergie.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb085c4fa]

Pour résumer :


Les définitions
une Force s'exprime en Newtons (N)
une force F de 1 N fourni en 1 seconde à un objet de 1 kg une accélération de 1 m/s
Lorsqu'il s'agit du poid, Fp = m.G

un Travail s'exprime en Joules (J)
un travail WF(a->b) d'une force f sur un déplacement du point A vers le point B de valeur 1 J fourni 1 N à un objet lorsqu'il parcourt 1 m. Soit F le vecteur et f sa norme, et de même, soit AB le vecteur et ab sa norme.
WF(a->b) = F.AB = f.ab.cos(F;AB)

une Puissance s'exprime en Watts (W)
une puissance P d'un travail WF(a->b) est le quotient de ce travail en J par la durée t en secondes au cours duquel il à lieu.
P = WF(a->b)/t

L'énergie cinétique Ec s'exprime en Joules et vaut 1/2 m.v²
Elle représente l'énergie liée au mouvement de l'objet étudié.

L'énergie potentielle Ep s'exprime en Joules et vaut m.G.h
Elle représente l'énergie qu'à acquis l'objet en prenant de l'altitude.

l'énergie mécanique Em s'exprime en Joules et vaut Ep + Ec
Elle se conserve dans un système.


Les unités
1 N = 1 kg.m.s-²

1 J = 1 N.m = 1 kg.m².s-²

1 W = 1 J/s = 1 N.m/s = 1 kg.m².s^-3


Les termes
h s'exprime en mètre (m).
C'est la variation d'altitude du point a au point b (h = Zb - Za).

m s'exprime en kilogramme (kg)
C'est la masse de l'objet étudié.

v s'exprime en mètres par seconde (m/s)
C'est la vitesse de l'objet étudié.

G est la constante de gravité terrestre (inutilasable pour les trés hautes altitudes)
G = 9.81 N/kg = 9.81 m.s-²

[inviteb085c4fa]

Pour résumer :


Les définitions
une Force s'exprime en Newtons (N)
une force F de 1 N fourni en 1 seconde à un objet de 1 kg une accélération de 1 m/s
Lorsqu'il s'agit du poid, Fp = m.G

un Travail s'exprime en Joules (J)
un travail WF(a->b) d'une force f sur un déplacement du point A vers le point B de valeur 1 J fourni 1 N à un objet lorsqu'il parcourt 1 m. Soit F le vecteur et f sa norme, et de même, soit AB le vecteur et ab sa norme.
WF(a->b) = F.AB = f.ab.cos(F;AB)

une Puissance s'exprime en Watts (W)
une puissance P d'un travail WF(a->b) est le quotient de ce travail en J par la durée t en secondes au cours duquel il à lieu.
P = WF(a->b)/t

L'énergie cinétique Ec s'exprime en Joules.
Elle représente l'énergie liée au mouvement de l'objet étudié.
Ec = 1/2 m.v²

L'énergie potentielle Ep s'exprime en Joules.
Elle représente l'énergie qu'à acquis l'objet en prenant de l'altitude.
Ep = m.G.h

l'énergie mécanique Em s'exprime en Joules.
Elle se conserve dans un système.
Em = Ec + Ep


Les unités
Le Newton:
1 N = 1 kg.m.s-²

La Joule:
1 J = 1 N.m = 1 kg.m².s-²

Le watt:
1 W = 1 J/s = 1 N.m/s = 1 kg.m².s^-3


Les termes
h s'exprime en mètre (m).
C'est la variation d'altitude du point a au point b (h = Zb - Za).

m s'exprime en kilogramme (kg)
C'est la masse de l'objet étudié.

v s'exprime en mètres par seconde (m/s)
C'est la vitesse de l'objet étudié.

G est la constante de gravité terrestre (inutilasable pour les trés hautes altitudes)
G = 9.81 N/kg = 9.81 m.s-²


Dsl pour la modération, j'ai pas eu le temps d'éditer le message précédent ...

En tout cas j'espère t'éclairer un peu Watashi

[zoup1]

Juste pour pinailler...

Fp = m.G
G est la constante de gravité terrestre (inutilasable pour les trés hautes altitudes)
G = 9.81 N/kg = 9.81 m.s-²

Il faut faire attention de ne pas confondre g et G. g est l'accélération de la pesanteur. L'expression du poids est P=m.g avec g = 9.81 N/kg = 9.81 m.s-²
on appelle plutot g l'accélération de la pesanteur, cette quantité n'est pas une constante, elle dépend de l'endroit où on la mesure à la surface de la terre.
G est la constante de gravitation universelle ( G = 6,67.10 ^-11 SI). L'attraction gravitationnelle décrit la force qui s'exerce entre deux objets de masse m et M ; F=GmM/r² où r est la distance entre les 2 masses
Le poids est une traduction de cette attraction gravitationnelle pour un objet de masse m et la Terre lorsque cet objet est proche de la surface de la Terre.

[inviteb085c4fa]

Rrrrrrrhhhhhaaaa merci encore zoup1 je fais toujours la faute ...

désolé !!

bye

[Sephi]

Mmm en fait, y a 3 "g" :
- G : constante universelle
- g : gravité "brute" à la surface de la Terre (qui varie avec l'altitude, mais qui vaut grosso modo 9.81 m/s²)
- g* : gravité effective, qui est la résultante de la gravité brute et de la réaction à la force centripète (parfois appelée "force" centrifuge), parce que la Terre est en rotation. Cette gravité effective est partout normale à la surface du globe, mais ne pointe pas vers le centre de la Terre (cela est possible car le globe est un ellipsoïde - forme causée justement par la rotation de la Terre sur son axe - et non une sphère).

[invite1815de90]

Re a tous,
je suis ravi de voir que tant de personnes ont reponduent a mon post. Merci beaucoup a tous...

Cependant je crois que la reponse qui m'aide le plus est en fait la premiere.
Je m'explique: c'est la seule qui m'apporte plus d'information que de simples calculs. Ce que j'essayais de dire hier, il etait tard et c'est toujours dur de faire comprendre ce que l'on pense, c'est que je pense etre au point avec les relations entre les unité. C'est d'ailleur sur ces relations que je me bases pour elaborer l'exemple de la fin.
Ce que je ne comprend pas c'est comment exprimer ces relations grace aux calculs du travail et de l'energie cinetique.

Mais grace a j.yves je pense avoir un debut de reponse.

C'est pour cela que le travail est un concept utile, c'est parce qu'il permet de calculer facilement la vitesse acquise par l'objet.

Le travail permet bien de traiter les différentes unités, il permet de calculer facilement la vitesse acquise par l'objet.
Voila, donc c'est le but du travail parce qu au debut je pense que quand on regarde les operations qui permettent de calculer le travail d'une force ca ne parait pas evident.
Comme le dit j.yves ca permet de faciliter ce calcul donc je pense que ca n'est pas tres intuitif, que ca correspond a une simplification de plusieurs calculs en unpour aller plus vite.

Je ne sais pas si j'ai ete tres clair, je vais essayer un exemple:

pour le calcul de distances d'arret (un probleme qui revient souvent en compo):

une voiture a un poid de 1kg (si si) et une vitesse de 100 m/s. Calculer sa ditance d'arret sachant que les frottement mesurent 1N.

intuitivement je ferais:
d'apres les données il lui faut 100 secondes pour arriver a une vitesse nulle.
Ensuite en 100 secondes je calcul le chemin qu'elle a parcourue.
d'abord 99m puis98 ..... puis 1m en 100 secondes
soit 100²/2 metres ou 5000m

Avec les regles de calcul:
Ec1 - Ec2 = Wf
1/2.m.v² = distance * frottements
5000 = d * 1
d = 5000

Finalement on arrive au meme resultat, avec la premiere methode c'est intuitif tandis qu'avec la seconde c'est plus rapide et plus simple.
Il suffit maintenant de voir comment on passe de la premier methode a la seconde.

[invitee16ff47e]

Bonsoir Watashi, puisque tu as apprécié ma réponse alors je continue.
Pour le problème que tu donnes ci-dessus, celui d'une force constante, alors je pense que ta première méthode, la tienne qui n'utilise pas le travail, est non seulement intuitive mais aussi plus simple! C'est à mon sens la meilleure pour résoudre ce problème. Mais les notions de travail et d'énergie sont générales et permettent de résoudre simplement des problèmes plus compliqués. La difficulté avec la notion de travail c'est que c'est un truc abstrait, un peu comme la notion de "différence de potentiel" en électricité. Il faut être indulgent avec les professeurs car en raison de cette abstraction, c'est difficile à enseigner! Ce n'est qu'avec un peu de recul, à force d'exemples, qu'on finit par comprendre que c'est pratique pour résoudre des problèmes, et surtout profond pour la compréhension de notre monde physique. Je veux dire par là que ces notions ont d'abord été introduites comme de simples intermédiaires de calcul, et qu'elles ont fini par jouer un rôle tout à fait central dans les théories physiques. Voilà, c'était le quart d'heure de philo du comptoir. A+

[invite1815de90]

Merci, je suis peut etre un peu plus a l'aisevec ce concept meme si je ne le maitrise pas encore vraiment.
Ca va venir je suppose, a force d'exemples et de reflexion.
A+ tous
J'ai encore plein d'autres questions