Définition du Joule

[invitef45d92a8]

Bonjour,

D'après wikipedia,la définition du joule est la suivante :

On définit cette unité comme étant le travail d'une force motrice d'un newton dont le point d'application se déplace d'un mètre dans la direction de la force.

Sachant qu'il faut 1 newton pour augmenter la vitesse d'un objet de 1 kg de 1m/s à chaque seconde et que 1N = 1kg.m/s-2 je ne comprends "dont le point d'application se déplace d'un mètre dans la direction de la force.".

En effet, si on prend deux objets, un de 1kg et un de 10 kg. Si les deux sont au repos et qu'on leur applique une force d'1N au bout de 1s ils auront atteint respectivement 1m et 0.10m. Le deuxième atteindra 1m au bout d'un temps plus long car il faut plus de force pour le déplacer.

Si mon raisonnement est juste je ne comprends pas le définition du joule. En effet, pour l'objet de 1kg, au bout de 1s, le point d'application de la force d'1N se sera déplacé de 1m, donc il est logique que cela soit égal à 1J. Mais pour l'objet de 10 kg pour que le point d'application se déplace d'1m il faudra attendre plus longtemps qu'1s,donc pour moi l'énergie requise pour déplacer un objet de 10 kg d'1m doit être supérieure à celle requise pour déplacer un objet de 1 kg d'1m. Pourtant d'après la définition, comme une force d'1N a été appliqué aux deux et qu'au bout du compte les deux objets se déplacent d'1m, l'énergie est la même et vaut 1J.

Quelqu'un pourrait m'expliquer ?
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Quand vous appliquez une force d’un newton à un objet et que vous déplacez l’objet (et le point d’application de la force) de 1 mètre, vous aurez fait un travail de 1 joule.
Cela peut prendre plus ou moins de temps. Mais le temps n’intervient pas dans la définition.
Au revoir.

[inviteede7e2b6]

c'est toujours cette confusion entre puissance et énergie.

pas toujours facile à enseigner aux débutants en physique.

[calculair]

Bonjour,

Le joule est en fait le travail effectué par une force de 1 N qui déplace son point d'application dans sa direction de 1 m

Il est vraie que si tu appliques une force de 1 N sur une masse de 1 kg , il aura atteint la vitesse de 1 m/s en 1 s et son énergie cinetique E =1/2 MV^2 = 0,5 joule, mais il sera déplacé de 1/2 ( dV/dt ) t ^2= 0,5 m

Dans le cas de la masse de 10 kg en 1 seconde sa vitesse sera de 0,1 m/s et son énergie cinetique = 1/2 10 *0,1^2 = 0,05 J , la distance parcourue sera 1/2 (0,1 ) t^2 = 0,05 m et on retrouve l'énergie de 0,05J

Si tu deplaces ta masse de 0,5 m , l'énergie dépensée sera 10 * 0,5 = 5 joules. Il faudra t^2 = 0,5 * 2 /0,1 = 10 donc t = 3,16 s

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef45d92a8]

Bonjour, merci pour vos réponses.

calculair, je ne comprends pas comment tu fais pour faire ce calcul : 1/2 ( dV/dt ) t ^2= 0,5 m
Je reprends seulement la physique et même si j'ai eu 19 au BAC S j'ai oublié beaucoup de choses...

Bonjour.
Quand vous appliquez une force d’un newton à un objet et que vous déplacez l’objet (et le point d’application de la force) de 1 mètre, vous aurez fait un travail de 1 joule.
Cela peut prendre plus ou moins de temps. Mais le temps n’intervient pas dans la définition.
Au revoir.

Ce que je n'arrive pas à saisir, c'est que si l'on prend un objet de 10 kg et un autre d'1g et qu'on leur applique tous les deux la même force, en l'absence de frottements ils vont tous les deux se déplacer d'1m au final même si cela prendra beaucoup plus de temps pour l'objet de 10 kg. Il me paraît donc tout à fait logique que le travail qui aura été fait sur l'objet de 10kg sera plus grand que celui de 1g. En effet, la force de 1N aura été appliquée beaucoup plus longtemps à l'objet de 10 kg pour pouvoir le déplacer d'1m. Donc l'objet de 10 kg ira de plus en plus vite et gagnera de plus en plus d'énergie.

[invitef45d92a8]

Si tu deplaces ta masse de 0,5 m , l'énergie dépensée sera 10 * 0,5 = 5 joules. Il faudra t^2 = 0,5 * 2 /0,1 = 10 donc t = 3,16 s

En fait l'objet de 10 kg aura une vitesse de 0.316 m/s au bout des 3.16 s. donc Ec = 1/2 * 10 * 0.316^2 = 0.5J
Ce résultat me surprend ^^
Peux-tu juste m'expliquer comment tu fais pour faire ce calcul : t^2 = 0,5 * 2 /0,1 = 10
C'est avec V = D/T? Mais pourquoi élever t au carré?

[calculair]

Bonjour,

Il y a combien de temps que tu as eu 19 /20 au bac S ??? ( Ton 19 avait surement plus de valeur que les 19 actuels ...)

L'application de PFD à une masse de 1kg soumis à une force de 1 N conduit à
F = M dV/dt

1 = 1 dV/dt donc l'acceleration est bien de 1 m/s2

donc V = Somme ( dV/dt ) de 0 à 1 s ce qui donne une vitesse de 1m/s au bout de 1 s

La distance parcourrue est X = Somme de V dt de 0 à 1 s mais V est ici une fonction du temps

dV = F /M dt et donc V = F/M t

La distance X = Somme F/M t dt de 0 à 1 s

X = F/M t^2 /2 et avec les valeurs ici 0,5 m qui est la distance parcourue en 1 s

[invitef45d92a8]

Merci pour ta réactivité !

Je ne comprends pas tout ce que tu as fait, je vais me remettre sérieusement à la physique et je relirai ton message quand j'aurai revu les calculs fondamentaux. Je suis persuadé que ça reviendra vite, je n'ai pas fait de physique depuis 2011 (l'année de mon BAC) donc j'ai vraiment tout oublié ^^
Eh non mon 19 n'a pas de valeur le niveau était si faible. Mais la physique est mal enseignée au lycée, on appliquait bêtement les formules sur les exercices. Et quand je posais une question à mon prof, il me répondait "On ne te demande pas de comprendre, on te demande de faire l'exercice". Voilà pourquoi j'ai tout oublié, en réalité je ne comprenais rien à ce que je faisais.

[calculair]

Bon si je reprend les chose autrement

tu as F = M dV/dt si M et F sont constant l'acceleration a = dV/dt est constante

La vitesse est à tout instant V = somme dV/dt dt = somme de a dt ou V = a t

la distance pacourrue est x = somme dx /dt dt = somme de Vdt =somme at dt et donc 1/2 a t^2

[invite6dffde4c]

Bonjour, merci pour vos réponses.

calculair, je ne comprends pas comment tu fais pour faire ce calcul : 1/2 ( dV/dt ) t ^2= 0,5 m
Je reprends seulement la physique et même si j'ai eu 19 au BAC S j'ai oublié beaucoup de choses...




Ce que je n'arrive pas à saisir, c'est que si l'on prend un objet de 10 kg et un autre d'1g et qu'on leur applique tous les deux la même force, en l'absence de frottements ils vont tous les deux se déplacer d'1m au final même si cela prendra beaucoup plus de temps pour l'objet de 10 kg. Il me paraît donc tout à fait logique que le travail qui aura été fait sur l'objet de 10kg sera plus grand que celui de 1g. En effet, la force de 1N aura été appliquée beaucoup plus longtemps à l'objet de 10 kg pour pouvoir le déplacer d'1m. Donc l'objet de 10 kg ira de plus en plus vite et gagnera de plus en plus d'énergie.

Bonjour.
Ce n’est pas parce qu’une force est exercée longtemps qu’elle fait un travail plus important. Le travail que votre poids fait sur une chaise est nul, que vous restiez assis 1 minute ou 3 heures.

Peut-être que vous trouverez utile de lire ce fascicule (7 Mo) :
http://www.sendspace.com/file/ttrwye Cliquez sur: Click here to download from freespace.
Au revoir.