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Notion de travail et d'energie



  1. #1
    the0best

    Notion de travail et d'energie

    Bonjour,

    Est ce que quelqu'un peut m'expliquer avec des mots sans formules mathématiques les concepts de travail et d'énergie. Je veux savoir que représente physiquement ces deux concepts : que mesure le travail, l'énergie et quel lien les lie ?

    Merci

    -----


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  3. #2
    calculair

    Re : Notion de travail et d'energie

    Citation Envoyé par the0best Voir le message
    Bonjour,

    Est ce que quelqu'un peut m'expliquer avec des mots sans formules mathématiques les concepts de travail et d'énergie. Je veux savoir que représente physiquement ces deux concepts : que mesure le travail, l'énergie et quel lien les lie ?

    Merci
    bonjour,

    Travail et energie se mesurent en Joule

    Le travail c'est plutot quand on produit l'energie

    Il y a en general echange entre travail et energie dans un systeme isolé et Travail + energie = constante
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  4. #3
    arrial

    Re : Notion de travail et d'energie

    Salut,





    Le travail est une forme particulière de l'énergie, qu'on définit généralement par le produit scalaire d'une force et d'un déplacement, d'autres formules en découlant.
    Comme autres énergie, une est remarquable par sa pure indépendance de toute action motrice : la chaleur.
    Citons l'énergie cinétique et l'énergie potentielle, et tout ce qui peut s'exprimer en joules [J] [M.L²/T²] …



    @+
    « le pire n'est jamais acquis … la dérision est une culture »

  5. #4
    the0best

    Re : Notion de travail et d'energie

    Je ne suis pas plus avancé ... désolé

    Pour commencer qu'est ce que le travail ? (si possible sans utiliser la notion d'énergie a moins que vous ne préférez définir avant le concept d'énergie sans utiliser le travail d'une force bien entendu)

  6. #5
    arrial

    Re : Notion de travail et d'energie

    Citation Envoyé par the0best Voir le message
    Pour commencer qu'est ce que le travail ?

    C'est la santé …





    @+
    « le pire n'est jamais acquis … la dérision est une culture »

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Eurole

    Re : Notion de travail et d'energie

    Citation Envoyé par the0best Voir le message
    Je ne suis pas plus avancé ... désolé
    Pour commencer qu'est ce que le travail ? (si possible sans utiliser la notion d'énergie a moins que vous ne préférez définir avant le concept d'énergie sans utiliser le travail d'une force bien entendu)
    Bonjour.
    Le travail est effectivement une notion mystérieuse, contrairement aux apparences.

    Le Travail en Physique n'en est qu'une des facettes, mais importante car elle a ses lois et ses règles.
    C'est à la mode:
    • une piste de ski droite de 2 km a un dénivelé de 200 m
    • quelle énergie est nécessaire à un homme de 80 kg pour la monter ?
    • même question en faisant un détour de 3 km


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  10. #7
    Universus

    Re : Notion de travail et d'energie

    Salut,

    Il est effectivement bien complexe d'avoir une idée de ce que sont travail et énergie sans leur définition mathématique (et même avec leur définition, ce n'est pas toujours évident). Mon ancien professeur de mécanique aimait bien dire que la notion de travail est le pont conceptuel entre la physique (la dynamique) en terme de forces et la physique en terme d'énergie (qui, selon mon professeur d'électromagnétisme cette fois-ci, conduit à des versions plus «adultes» de la physique avec les formalismes lagrangien et hamiltonien ^^). Enfin bref.

    Le travail peut être dans un sens perçu comme étant l'efficacité d'une force à déplacer un objet sur une certaine distance, le long d'une certaine courbe. Par exemple, si tu dois déplacer un objet en ligne droite sur une distance d'un mètre, intuitivement il t'est moins forçant de pousser dans le sens de la direction dans laquelle tu veux déplacer l'objet que de pousser en même temps vers le bas.

    Je sais que tu as demandé aucune formule, mais malheureusement c'est difficile à faire (et en même temps, mieux vaut apprendre les formules en ayant en même temps une description du sens de la formule que n'avoir qu'une description ou qu'une formule).

    Le travail W fait par une force constante (c'est-à-dire toujours dirigée dans le même sens et de grandeur constante) sur un corps se déplaçant en ligne droite sur une distance L est donné par :



    où le produit entre vecteur est un produit dit scalaire qui vaut le membre de droite. est la grandeur de , prend en compte aussi le sens du déplacement du corps et est l'angle entre la force et le déplacement.

    On se rend compte que pour un déplacement donné et pour un travail donné, plus la force est dirigée dans un sens différent du déplacement, plus la force doit être grande pour satisfaire l'égalité. Dit autrement, c'est que peu importe comment on force, seule la partie de la force dirigée dans le même sens que le déplacement est 'efficace'.

    Seulement, il y a plusieurs subtilités entre la définition mathématique et le sens que j'essaie depuis le début de ce message à donner au concept. Premièrement, la force n'a pas à être la cause du déplacement. C'est-à-dire que ce n'est pas parce qu'une force s'applique perpendiculairement au déplacement d'un corps que cela est contradictoire, car d'autres forces peuvent bien s'appliquer simultanément sur le corps de telle sorte que la trajectoire résultante soit celle observée. Chacune de ces forces peut effectuer un travail différent sur le corps.

    Par exemple, quand tu montes un escalier, la gravité exerce une force vers le bas qui aurait tendance à te faire descendre. En terme de travail, la gravité effectue un travail négatif sur toi. Néanmoins, tu montes, car d'autres forces t'amènent à monter, effectuant sur toi un travail positif. Le travail résultant est-il positif, négatif, nul? Cette question est un peu plus subtile, car cela fait entrer la notion d'énergie. Ainsi, tu montes peut-être un escalier avec un angle de 45° alors que la gravité, si elle était seule présente, te ferait descendre verticalement.

    Néanmoins, on peut donner un autre sens au travail en faisant entrer la notion d'énergie cinétique. Un travail fait par une force sur un corps peut ainsi être vu comme la tendance de cette force à changer l'énergie cinétique de ce corps. L'énergie cinétique du corps change-t-elle de cette façon pour autant? Non, car d'autres forces peuvent s'appliquer en même temps, chacune voulant modifier l'énergie cinétique de l'objet à leur façon.

    Citation Envoyé par arrial
    et tout ce qui peut s'exprimer en joules [J] [M.L²/T²] …
    Il faut faire attention ; les dimensions d'un moment de force sont les mêmes qu'une énergie, sans pour autant qu'un moment de force soit une énergie. Il serait peut-être plus juste de classer dans les énergies toutes quantités qui permet de préserver dans une situation physique le principe de conservation de l'énergie (un peu redondant comme définition, j'en conviens), bien qu'encore il y ait des subtilités et des lacunes à cette façon de faire.

    Citation Envoyé par Eurole
    C'est à la mode:

    * une piste de ski droite de 2 km a un dénivelé de 200 m
    * quelle énergie est nécessaire à un homme de 80 kg pour la monter ?
    * même question en faisant un détour de 3 km
    Il faut aussi faire attention ; ces questions font bien appel au concept de travail, mais appliqué au cas d'une force particulière avec des propriétés particulières : la gravité. Les deux dernières questions font intervenir la notion de champ conservatif et cela est une propriété de la gravitation qui n'est pas partagée par toutes les forces. En plus, les questions supposent qu'on oublie les forces non-conservatives comme le frottement. Bref, pour apprendre ce que signifie le travail en physique, ce problème n'est peut-être pas le meilleur, bien qu'il soit excellent pour apprendre à utiliser le concept (et même introduire des notions comme les énergies potentielles).
    Dernière modification par Universus ; 03/03/2010 à 16h36.

  11. #8
    the0best

    Re : Notion de travail et d'energie

    Citation Envoyé par Universus Voir le message
    Le travail peut être dans un sens perçu comme étant l'efficacité d'une force à déplacer un objet sur une certaine distance, le long d'une certaine courbe.
    C'est des explication comme celle ci que je recherche
    Mais je ne sais pas si cette "définition" colle bien a la notion que j'ai pu comprendre du travail. Pour moi l'efficacité est justement donne par dans la formule dans le sens ou dans les même circonstance l'efficacité est maximale lorsque .
    Donc je ne crois pas que le travail mesure l'efficacité de la force a moins que je n'est pas compris ce que tu as voulu dire.
    En s'inspirant de ton explication j'ai tendance a dire que le travail mesure " l'influence" de la force sur le mouvement d'un système. Qu'en pense tu ?

    Néanmoins, on peut donner un autre sens au travail en faisant entrer la notion d'énergie cinétique. Un travail fait par une force sur un corps peut ainsi être vu comme la tendance de cette force à changer l'énergie cinétique de ce corps. L'énergie cinétique du corps change-t-elle de cette façon pour autant? Non, car d'autres forces peuvent s'appliquer en même temps, chacune voulant modifier l'énergie cinétique de l'objet à leur façon.
    Donc le travail d'une force est l'energie (que je cherche aussi a définir) que le système acquiert grâce a l'action de cette force ?

    NB: Désolé pour les fautes d'orthographes notamment l'absence des accents qui peuvent rendre la lecture de mes post désagréable mais j'utilise un clavier "qwerty" et j'essaye autant que possible de corriger lorsque le navigateur me propose une correction.

  12. #9
    Seirios

    Re : Notion de travail et d'energie

    Bonjour,

    La notion d'énergie est bien difficile à définir, et je ne m'y risquerai pas, mais voici ce que je propose pour le travail (qui me semble être un peu plus général que ce qu'a proposé Universus) :

    Un travail est un transfert d'énergie. Je m'explique : on considère une source d'énergie (quelconque) et un système physique. La source d'énergie exerce un travail sur le système s'il modifie son énergie cinétique, et on peut en déduire par la conservation de l'énergie totale, que l'énergie fournie par la source d'énergie est convertie en énergie cinétique dans le système ou bien l'énergie reçue par la source d'énergie se traduit par une diminution de l'énergie cinétique du système, ce que l'on peut résumer simplement par : .

    Je préfère voir le travail comme un transfert d'énergie plutôt qu'avec le concept de force, mais cette seconde manière de voir les choses découle de la première : la variation de l'énergie cinétique vient d'une modification de la vitesse et donc de l'application d'une force ; de même, on retrouve "l'efficacité de la mise en mouvement" évoquée dans les messages précédents, puisque la variation de l'énergie cinétique (et donc le travail) sera la plus élevée pour une force colinéaire au déplacement.
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  13. #10
    the0best

    Re : Notion de travail et d'energie

    Citation Envoyé par Phys2 Voir le message
    Un travail est un transfert d'énergie.
    Le travail étant un scalaire je suppose que ce que tu voulais dire est effectuer un travail est un transfert d'énergie et la valeur de cette énergie n'est autre que la valeur du travail. Est ce bon ?

    Je préfère voir le travail comme un transfert d'énergie plutôt qu'avec le concept de force, mais cette seconde manière de voir les choses découle de la première : la variation de l'énergie cinétique vient d'une modification de la vitesse et donc de l'application d'une force ; de même, on retrouve "l'efficacité de la mise en mouvement" évoquée dans les messages précédents, puisque la variation de l'énergie cinétique (et donc le travail) sera la plus élevée pour une force colinéaire au déplacement.
    Je préfèrerai définir le travail sans utilise la notion d'énergie car j'ai pas encore défini et bien cerne ce concept et j'aimerais pas parler de chose que je ne connais pas. De plus l'approche en utilisant les forces m'intéresse bien plus car elle est directement traduite en relation mathematique (produit scalaire).

    Si quelqu'un peut m'expliquer le concept de travail avec les forces et sans utiliser le concept d'énergie je suis preneur sans pour autant être mathematique. Je ne veux pas de formules, je les connais déjà mais par contre j'aimerais une explication du concept de ce que la formule calcule. A ce sujet s'il vous plais ne me dites pas qu'elle calcule l'energie a moins de définir ce concept au préalable de façon rigoureuse et bien entendu sans user du concept de travail.

    Merci de vos participations

  14. #11
    doul11

    Re : Notion de travail et d'energie

    bonsoir,

    par exemple pour pousser un objet d'un point A a un point B :

    on peut pas dissocier travail et énergie, le travail c'est la quantité d'énergie (tu ne peut pas dire que c'est la quantité de force, la quantité de force va être définie par le poids et le frottement de l'objet) pour effectuer un déplacement,
    le cas le plus simple : déplacement dans le sens de la force, exemple tu pousse ta sourie sur ton bureau.



    W : le travail en joules

    F : la force pour pousser l'objet en Newton

    : la distance parcourue (entre A et B) en mètres
    La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.

  15. #12
    Neocand

    Re : Notion de travail et d'energie

    Mon explication sera beaucoup plus vulgaire que celles des posteurs de ce topic mais je t'en fais part.

    En mécanique (je ne m'avancerai pas dans les autres domaines mais des analogies sont possibles), je vois le travail comme l'effet d'une force.
    Ou le travail c'est la conséquence d'une force.

    Très grossièrement, tu te mets en équilibre sur une main par terre, tu sais que tu appliques une force de 750N environ.
    Le travail dans ce cas : c'est ton bras qui tremble, la fatigue qui se fait sentir...

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  17. #13
    Seirios

    Re : Notion de travail et d'energie

    Le travail étant un scalaire je suppose que ce que tu voulais dire est effectuer un travail est un transfert d'énergie et la valeur de cette énergie n'est autre que la valeur du travail. Est ce bon ?
    Oui, j'utilise le mot travail en ce sens.

    Je préfèrerai définir le travail sans utilise la notion d'énergie car j'ai pas encore défini et bien cerne ce concept et j'aimerais pas parler de chose que je ne connais pas.
    Plutôt compliqué...Une alternative : l'énergie d'un système est la somme de toutes ses énergies particulières (cinétique, potentielle, etc.), donc il ne reste plus qu'à définir ces énergies particulières (ce qui est plus simple).

    De plus l'approche en utilisant les forces m'intéresse bien plus car elle est directement traduite en relation mathematique (produit scalaire).
    Dans le cas de l'énergie, tu as également une relation mathématiques : .
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  18. #14
    max well!

    Re : Notion de travail et d'energie

    Cette explication peut sembler vulgaire mais c'est comme ca que je vois les choses, le travail d'une force pour aller d'un point A à un point B est la quantité d'énergie que la force fourni au système pour le déplacer du point A au point B mais qu'est-ce que l'énergie alors ?!

    Pour moi c'est une mesure de la capacité qu'a un système de modifier l'état d'un autre système ou de résister à sa propre modification sous l'action d'un autre système,je ne suis vraiment pas sur pour l'énergie, si un modo pouvait confirmer ou infirmer ca serait coll

  19. #15
    Universus

    Re : Notion de travail et d'energie

    Citation Envoyé par the0best Voir le message
    En s'inspirant de ton explication j'ai tendance a dire que le travail mesure " l'influence" de la force sur le mouvement d'un système. Qu'en pense tu ?
    Je pense que tu comprends mieux que tu ne le prétends ^^. Un problème avec ce que j'ai dit, c'est que le sens à donner à «efficacité» est ambiguë. Par ailleurs, comme j'en ai parlé un peu plus tard, la force précise étudiée n'est peut-être pas l'unique responsable du déplacement du corps.

    Le déplacement du corps étudié, déplacement qui apparaît dans l'expression du travail, est un déplacement disons constaté. Il importe a priori peu de savoir sa cause, mais plutôt de savoir quelle est la trajectoire du corps. Ensuite, sachant que lorsque le corps se déplace le long de cette trajectoire, il y a (peut-être et peut-être entre autres) une force s'exerçant sur le corps dans une direction (direction pouvant changer le long de la trajectoire généralement), en appliquant la formule du travail, on peut déterminer le travail fait par cette force durant telle partie de la trajectoire. En ce sens, le travail quantifie bien une influence de la force sur l'objet ou un système plus généralement. «L'efficacité» de la force serait dans un sens relié à voir si l'influence est forte ou non.

    Donc le travail d'une force est l'energie (que je cherche aussi a définir) que le système acquiert grâce a l'action de cette force ?
    Que le système aurait tendance à acquérir. C'est peut-être plus une question de préférence, mais dans un sens, quand plusieurs forces sont en jeu, chacune effectuant un travail, il se peut que des travaux s'annulent. On n'observe que la variation résultante d'énergie (la variation n'étant pas nécessairement, soit dit en passant, toute due à des travaux, mais aussi à un échange de chaleur par exemple) et il est en soit peut-être impossible de discerner dans certains cas la variation d'énergie due à une seule force.

    Citation Envoyé par Phys2
    La notion d'énergie est bien difficile à définir, et je ne m'y risquerai pas, mais voici ce que je propose pour le travail
    Néanmoins, il peut être risqué de ne pas se risquer à définir l'énergie, mais tout de même définir le travail en terme d'énergies. Cela peut mener à l'utilisation de concepts flous.

    on considère une source d'énergie (quelconque) et un système physique. La source d'énergie exerce un travail sur le système s'il modifie son énergie cinétique,
    Ceci à condition bien sûr qu'il n'y ait pas d'autres sources d'énergie pouvant annuler le travail de la dite source. Ça revient à ce que je disais sur la 'potentialité' à modifier l'énergie cinétique.

    Néanmoins, encore là, il y a une certaine ambiguïté quant à ce qu'est l'énergie cinétique du système. Un travail peut consister à réduire le volume d'un système sans modifier l'énergie cinétique globale du système, mais en augmentant plutôt sa température. Bien entendu, la température est une sorte de mesure macroscopique de l'énergie cinétique moyenne des constituants du système. Seulement, la chaleur peut tout autant modifier la température du système (et donc l'énergie cinétique moyenne des constituants) sans pour autant être un travail.

    Citation Envoyé par Neocand
    Très grossièrement, tu te mets en équilibre sur une main par terre, tu sais que tu appliques une force de 750N environ.
    Le travail dans ce cas : c'est ton bras qui tremble, la fatigue qui se fait sentir...
    Là est toute la subtilité de la notion physique de travail versus la notion intuitive que nous en avons. Celle que tu utilises est la notion intuitive.

    En te tenant en équilibre, tu ne bouges pas (idéalement). Clairement, tu ne te déplaces pas. Et donc, physiquement parlant, tu n'effectue pas de travail.

    Encore mon professeur d'électricité disait qu'aller s'entraîner, c'est lever un certain poids à vitesse constante jusqu'à une certaine hauteur, faisant un travail positif, pour ensuite le redescendre à la même vitesse jusqu'à sa position du départ, faisant un travail négatif. Le travail total effectué est nul. D'où l'inutilité pour lui d'aller s'entraîner.

    La subtilité, bien subtile pour moi du moins et je dois admettre que cela n'est pas clair du tout dans mon esprit, vient du fait que lorsqu'on force pour se tenir en équilibre ou pour s'entraîner, les cellules dans nos muscles se contractent et s'étirent. À ce niveau, étant donné des pertes d'énergie inévitables, un travail net est effectué. D'où une fatigue au fil du temps.
    Dernière modification par Universus ; 04/03/2010 à 05h08.

  20. #16
    the0best

    Re : Notion de travail et d'energie

    Donc le travail pour résumer quantifie l'influence d'une force sur un système durant un certain déplacement. Il mesure donc combien la force a participer au déplacement du système.
    Jusque la est ce que tout va bien ?
    Fautait finir avec le travail pour attaquer le concept d'énergie.

  21. #17
    Universus

    Re : Notion de travail et d'energie

    Salut,

    Je répèterais ce que j'ai dit dans mon message précédent comme quoi le travail représente ou quantifie une influence d'une force sur un système et ne quantifie pas l'influence de cette force sur le système.

    Dans un pendule par exemple, je verrais bien mal comment on pourrait prétendre que la tension qui vient à s'exercer sur la masse du pendule par la présence de la corde n'a pas d'influence sur la masse du pendule, contraignant ce corps à suivre une trajectoire qui ne lui est pas 'naturelle' en vertu du principe d'inertie ; pourtant, en très bonne approximation, on peut considérer la corde en tout temps perpendiculaire au déplacement instantané de la masse du pendule, impliquant ainsi que la tension n'effectue aucun travail sur le corps.

  22. #18
    the0best

    Re : Notion de travail et d'energie

    Citation Envoyé par Universus Voir le message
    Salut,

    Je répèterais ce que j'ai dit dans mon message précédent comme quoi le travail représente ou quantifie une influence d'une force sur un système et ne quantifie pas l'influence de cette force sur le système.
    En effet je comprend mieux et c'est nettement plus rigoureux.
    C'est une influence de la force sur le système mais on pourrais reformuler d'une autre façon: le travail quantifie l'influence d'une force sur la/le ............. du système.

    La 2eme est plus précise je trouve mais j'arrive pas a trouver le mot manquant.

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  24. #19
    Universus

    Re : Notion de travail et d'energie

    Salut,

    Il ne faut pas oublier que le concept de travail est habituellement, du moins en mécanique classique, ce qui permet d'introduire la notion d'énergie, en premier lieu la notion d'énergie cinétique. En prenant compte de ceci et de tout ce qui a été plus haut, je dirais qu'on peut trouver une autre définition du concept physique de travail qui soit assez générale, sans néanmoins prétendre qu'elle est exhaustive.

    «Le travail effectué par une force sur un système physique est la variation d'énergie cinétique des constituants du système attribuable uniquement à cette force.»

    Regardons un peu les raisons de ce choix, rendant ainsi plus facile la tache des autres intervenants d'apporter les correctifs jugés nécessaires.

    L'idée de la variation d'énergie cinétique est assez connue, étant principalement sinon totalement motivée par le théorème du travail-énergie (si c'est le nom français, work-energy theorem en anglais). Néanmoins, l'idée de relier le travail à une variation de l'énergie cinétique d'une partie des constituants du système a l'avantage de tenir compte des cas où un travail peut ne pas modifier l'énergie cinétique globale du système (le centre de masse du système ne se déplace pas plus rapidement après l'application de la force qu'avant), mais l'énergie interne du système.

    Or, vu qu'un échange de chaleur entre un système et son environnement est aussi un type d'interaction pouvant modifier l'énergie interne du système, le fait de préciser que l'interaction est à associer à une force permet d'écarter ces autres types d'interaction aux effets parfois similaires.

    Quant au «attribuable uniquement à cette force», c'est encore pour tenir compte du fait qu'il est possible que d'autres types d'interaction, en particulier d'autres forces, aient des effets annulateurs de telle sorte qu'en général, il ne soit pas nécessairement possible de percevoir l'effet de la force comme une quelconque variation d'énergie cinétique. Je ne sais pas si dans la pratique il est possible généralement, lorsque plusieurs interactions ont lieu simultanément, d'isoler les contributions respectives de chaque acteur (chaque interaction). Néanmoins, bien que cela n'ait rien de trivial, on peut justifier cela de la façon suivante : sachant que telle interaction (exemple telle force) a tel effet sur un système initialement dans tel état lorsqu'elle est seule à agir sur le système, la même interaction agissant sur le même système initial devrait avoir le même effet sur le système malgré la présence cette fois-ci d'autres interactions du système avec son environnement*.

    Amicalement

    Universus

    *Ne m'étant probablement pas exprimé clairement, donnons un exemple (vraiment bien mauvais, mais ce n'est que pour cerner la problématique). Si quelqu'un applique une force F sur un objet, l'objet accélérera-t-il autant que cette personne soit observée ou non par quelqu'un d'autre? Dit autrement, se pourrait-il que la présence d'une autre personne influence directement l'effet de la première personne sur l'objet? Il est bien sûr possible pour cette autre personne de pousser aussi l'objet, mais là l'influence est sur l'objet et non sur l'influence de l'autre sur l'objet...

    Enfin, ce type d'analyse a probablement bien peu d'intérêt pour définir le travail, mais je pense qu'il est parfois intéressant de se rendre compte qu'on prend souvent certaines hypothèses pour acquises.

  25. #20
    invité576543
    Invité

    Re : Notion de travail et d'energie

    Voilà le genre de réponse que je donne à mes enfants lorsqu'ils sont/étaient au lycée. (On peut voir cela comme un résumé, cela couvre certains des points déjà mentionnés par d'autres dans ce fil, dans une vision un peu différente -propre à chacun)


    Si la notion de travail apparaît historiquement d'abord, la notion d'énergie est maintenant vue comme plus fondamentale.

    L'énergie

    C'est une notion "première", au sens où il n'y a pas de définition autre que ce qu'on peut faire avec : comment la mesurer, comment elle varie, etc.

    C'est une quantité qui est est extensive (i.e., l'énergie totale de deux systèmes identiques indépendants est le double de l'énergie d'un seul), et conservative (l'énergie d'un système isolé ne varie pas dans le temps).

    Elle prend des tas de "formes" différentes. Mieux, à part l'espace-temps, tout ce dont on parle en physique correspond à une forme d'énergie. D'une certaine manière l'énergie correspond au "matériel" dans notre Univers (entre autres, mais pas seulement, via la relation entre masse et énergie). Tout ce qu'on perçoit est descriptible en termes d'énergie, et la notion même de perception implique l'énergie.

    Parmi ses formes on peut distinguer les énergies "mécaniques", énergie cinétique et énergie potentielle de gravitation. L'énergie cinétique est liée à la différence de vitesse entre deux objets. L'énergie potentielle de gravitation est liée à la gravitation, à la distance entre deux objets et à leurs masses. Ces formes d'énergie sont intimement liées aux notions de masse et d'inertie (deux notions qu'on peut voir soit comme "premières", soit comme dérivées de la notion d'énergie et de la notion de mouvement).

    L'énergie apparaît aussi en relation avec les "forces fondamentales", les interactions électro-magnétiques, et les interactions nucléaires. L'énergie correspondant à l'électro-magnétisme revête une grande importance dans les phénomènes de tous les jours, car d'elle dérive l'énergie chimique (celle des carburants, de nos aliments) ou des formes plus subtiles, comme celles liées aux différences d'état de la matière (gaz, liquide, solide). L'énergie correspondant aux interactions nucléaires intervient dans les centrales ou explosion nucléaires (sans surprise!), dans le phénomène de radioactivité, dans le fonctionnement du Soleil (et donc comme source de l'énergie de la lumière solaire, qui "motorise" le climat et la plupart du vivant).

    Une autre forme d'énergie, dérivée de l'énergie cinétique, est la notion d'énergie thermique, liée à la notion de température.

    Travail et chaleur

    L'énergie est une "variable d'état", une quantité qui décrit un état d'un système à un moment donné.

    Les notions de travail et de chaleur correspondent à des transferts d'énergie. Elles correspondent à des quantités d'énergie échangées entre deux systèmes, ou plutôt entre deux sous-systèmes d'un système.

    (La différence entre énergie (état) et transfert d'énergie est "comptable". C'est la même différence qu'entre la valeur d'un compte en banque (état) et un mouvement sur ce compte (une dépense, un virement vers ou à partir du compte).)

    Puisque l'énergie est une quantité conservée, toute modification d'énergie d'un sous-système doit avoir sa contrepartie dans une modification de l'énergie du reste du système. C'est ce qui rend importante la notion de transfert : on traite des modifications de la répartition de l'énergie dans un système en traitant des transferts entre sous-systèmes. (L'image de la comptabilité s'applique très bien là aussi.)

    Le mot "travail" s'oppose essentiellement à "chaleur". Les lois physiques qui régissent les deux formes de transfert sont assez différentes, et historiquement étaient vues comme totalement distinctes. C'est l'introduction du concept d'énergie qui a fédéré les deux notions. On peut voir l'énergie sous cet angle là : c'est ce qui permet de rendre compte des échanges combinés de travail et de chaleur, en particulier dans les machines thermiques (machine à vapeur, moteur à explosion, ...).

    Un travail est une modification (transfert) d'énergie mécanique, de l'énergie cinétique (changement de mouvement relatif entre deux objets) ou de l'énergie potentielle de gravitation (changement d'altitude dans le contexte usuel à la surface de la Terre) d'un système. Par extension, on peut y inclure l'énergie électrique.

    Un transfert de chaleur correspond entre autres (donc pas seulement) à un changement de température d'un système, ou à un changement d'état (gaz <-> liquide par exemple).

    Avec ces bases, on peut classer différents types de "machines", des dispositifs artificiels procédant à des transferts d'énergie. Par exemple, une machine à vapeur transforme de l'énergie thermique en énergie de mouvement. Un sous-système (la vapeur) perd de l'énergie (chaleur) et un autre sous-système (l'arbre moteur) gagne de l'énergie (travail). Un alternateur électrique transforme de l'énergie mécanique (travail, négatif, car c'est une perte d'énergie) en énergie électrique. Un frein transforme de l'énergie mécanique de mouvement (travail négatif) en énergie thermique (chaleur).

    -----

    Il y a bien sûr bien plus à dire sur ces sujets....

    En espérant néanmoins que ce petit résumé aide.

    Cordialement,
    Dernière modification par invité576543 ; 05/03/2010 à 08h26.

  26. #21
    the0best

    Re : Notion de travail et d'energie

    Merci Michel (mmy) et Universus grâce a vous c'est déjà plus clair dans ma tête.

    J'ai lu un peu de cote de chez Feynman sur l'energie et il dit que même de nos jour on ne sais pas exactement ce que c'est l'energie et ca me réconforte en quelques sorte car je pensais que je passais a cote de quelques chose que tout le monde comprend.
    Cela me laisse penser que l'energie est plus un "outil" pour résoudre des problèmes qu'un concept physique car si c'était un concept je pense qu'il y aurait une définition assez rigoureuse et que les physicien sauraient exactement de quoi il parle. Alors qu'un outil, n'étant pas un concept on l'utilise pour faciliter la résolution des problèmes et c'est en effet ce que l'energie nous offre. Et donc la question que j'ai poser est une fausse question car elle cherche a attribuer a un outils les caractéristiques d'un concept.
    Alors qu'en pensez vous ?

    Autre chose sans rapport direct avec ce qui précède:
    Les cours de Feynman sont-il considéré comme une vulgarisation scientifique ?(j'ai lu que 2 ou 3 pages sur l'energie donc je connais pas assez mais cela m'est paru un peu simple)
    Je parle des 3 volumes de "lectures on physics" (je connais pas le titre français)

  27. #22
    invité576543
    Invité

    Re : Notion de travail et d'energie

    Quelle différence fais-tu entre "concept" et "outil" dans le cadre du sujet?

    Et il y a plein de "concepts physiques" qui n'ont pas de définition rigoureuse, disons autrement par ce qu'on peut faire avec : la durée, la longueur, la masse, l'inertie, etc.

    La plupart (si ce n'est tous!) des concepts physiques sont définis circulairement.

    Par exemple, on peut arguer que F=ma intervient dans une définition circulaire de la force, la masse et l'idée de référentiel galiléen. Difficile de définir chacun de ces termes indépendamment des deux autres, et chacun peut se définir à partir de F=ma et des deux autres.

  28. #23
    invite6754323456711
    Invité

    Re : Notion de travail et d'energie

    Citation Envoyé par Michel (mmy) Voir le message
    Par exemple, on peut arguer que F=ma intervient dans une définition circulaire de la force, la masse et l'idée de référentiel galiléen. Difficile de définir chacun de ces termes indépendamment des deux autres, et chacun peut se définir à partir de F=ma et des deux autres.
    L'exemple est intéressant je n'avais pas encore fait le lien

    F/m = a. Pour une force donné si la masse tend vers 0 a tend vers l'infini (le photon)
    F/a = m. Pour une force donné si l'accélération tend vers l'infini la masse tend vers 0 (le photon)
    F = ma. Pour une accélération donné si la masse tend vers 0 la force tend vers 0. Le photon a une vitesse constante.

    F = ma. Si la masse tend vers 0 et accélération vers l'infini nous avons une indétermination sur la force.

    Il y a t'il une notion première ?

    Le photon subi la gravitation, la force n'est donc pas un concept suffisant pour exprimer toute les propriétés de la gravitation. La masse quant a elle reste une notion utile pour décrire la gravitation.

    La masse : une masse au repos n'a pas d'accélération car elle ne subit pas de force.

    L'accélération qui contient le temps ne semble que secondaire. Un constat découlant dévolution du rapport de force sur la masse.

    Je voterai donc pour la masse qui est de l'énergie

    Patrick

  29. #24
    Eurole

    Re : Notion de travail et d'energie

    Citation Envoyé par ù100fil Voir le message
    ...L'exemple est intéressant je n'avais pas encore fait le lien...Je voterai donc pour la masse qui est de l'énergie

    Patrick
    Intéressant ce "tour" (en anglais)
    La masse au repos est de l'énergie qui ne subit pas de force...

    .

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