Une histoire de tondeuse

[Sinistro]

Bonjour à tous,

Imaginons une personne qui pousse une tondeuse en exerçant une force non-horizontale, donc non-parallèle au déplacement (voir lien à la fin du post).
Si l'on connait la valeur du déplacement (ex : 10m), la valeur de la force exercée (ex : 30 N) et l'angle, il est facile de trouver la valeur de l'énergie dépensée pour exercer un déplacement, càd le travail (ici : W = F.d.cos(omega)).

Mais moi je m'interroge sur l'énergie totale dépensée par la personne (pas seulement celle utilisée pour effectuer un déplacement).
Si on considère les frottements négligeables, est-il possible d'obtenir cette valeur en connaissant uniquement les données présentées ci-dessus ?

Merci d'avance pour vos réponses : )

Sinistro

https://openstax.org/resources/d9832...cdeaa52c49d533
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[XK150]

Salut ,

Mais alors l'énergie totale dépensée par la personne pour faire quoi ???
Si la tondeuse avance à vitesse constante avec la force F , que lui demander de plus ?
De plus , comme c'est une tondeuse à moteur non tractée , si vous supprimez les frottements , elle accélère sous l'effet de F ,
Et si vous la lâchez ( vous supprimez F ) , elle continue avec sa vitesse jusqu'à l'infini ...( le terrain est horizontal ) .

[Sinistro]

Salut,

Merci pour votre réponse.

Mais alors l'énergie totale dépensée par la personne pour faire quoi ???

L'énergie inutilement dépensée en poussant vers le sol. Je peux simplifier la question en demandant s'il est possible de trouver l'énergie dépensée par une personne qui pousse son poing verticalement sur le sol avec une certaine force F connue (sans travail aucun dans ce cas-ci).

Une question un peu différente qui me vient à l'esprit, mais dans le même ordre d'idée : imaginez une machine à moteur électrique conçue pour comprimer une balle en mousse. Selon moi, la machine dépensera continuellement de l'énergie pour maintenir la balle comprimée. Mais si à la place on place un bloc de béton pour comprimer la balle en mousse, il me parait nettement moins concevable que le bloc dépense de l'énergie. Ca me semble incohérent.

Ma question résumée serait : l'application d'une force par un corps A implique-t-elle forcément une dépense d'énergie par ce corps A ?

[Black Jack 2]

Bonjour,

C'est moins simple, je pense, que ce que suppose XK150.

Certes le bonhomme fournit l'énergie pour vaincre les frottements de la tondeuse ... mais ce n'est pas tout.

Digression :
Si un bonhomme exerce une force importante sur un mur rigide ... bien entendu le mur ne bouge pas et donc le bonhomme ne fournit pas d'énergie mécanique au mur.
Néanmoins, après quelques instants, ses muscles vont lui faire de plus en plus mal (production d'acide lactique), sa température va augmenter, son coeur va augmenter de rythme, pareil pour sa respiration ...

Bref, même sans travail fourni à un système extérieur, tout effort musculaire (même statique) consomme de l'énergie via le métabolisme.

Il y a même des méthodes pour estimer cette énergie, par exemple en mesurant la consommation d'oxygène du corps ou bien encore via le rythme cardiaque.

Donc, ici, la force "trop grande" fournie par le pousseur de tondeuse le fatigue plus (par perte du métabolisme) qu'avec une force bien adaptée par sa direction.

Mais je suis bien incapable de chiffrer cela.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Black Jack 2]

Rebonjour,

On parle un peu de ce problème sur ce lien.

https://books.google.be/books?id=bJ3...tatique&f=true

[Sinistro]

Oui, ce qui m'intéresse c'est bien la part de l'énergie fournie par l'opérateur qui ne sera pas transformée en énergie cinétique.
Mais donc si j'ai bien compris, il n'est pas possible de déterminer la valeur de cette énergie simplement avec des données basiques d'un exercice de méca (valeur de F, de l'angle,...).

Et je crois que j'ai une réponse à ma question "L'application d'une force par un corps A implique-t-elle forcément une dépense d'énergie par ce corps A ?"
Je dirais que non car une force ne doit pas être vue comme nécessitant d'être 'générée' par une dépense d'énergie mais plutôt comme interaction réciproque entre deux corps.

Merci à vous.

[Black Jack 2]

Bonjour,

"L'application d'une force par un corps A implique-t-elle forcément une dépense d'énergie par ce corps A ?"

Cela dépend de ce que tu entends par "corps"

Si le "corps" est un organisme vivant (un homme par exemple), alors l'application d'une force par ce corps sur "quelque chose" va générer une dépense d'énergie au corps via son métabolisme, même si l'effort est statique.

Cela ne bafoue en rien le principe de conservation de l'énergie, même si le "corps" ne fourni pas de travail au "quelque chose", il faut de l'énergie pour faire "tourner" l'usine chimique qu'est le corps.

Le coeur augmente de rythme et donc énergie mécanique supplémentaire fournie au coeur.
La température du "corps" augmente et donc énergie thermique vers l'extérieur mais aussi pour faire marcher le mécanisme de régulation de la température du corps (création et sueur et ...)
Et bien d'autres choses.

Le fait qu'on ne puisse pas facilement calculer cette énergie avec des données basiques d'un exercice de méca n'est pas une raison pour décrêter (à tort) qu'il n'y a pas dépense d'énergie par le corps (métabolisme).

Vu sur le net :

Energie fournie par le corps (en moyenne), métabolisme :

Repos assis : 100 W
Repos debout: 120 W

La différence venant simplement du fait que pour se tenir debout (statique), il faut forcer sur les muscles des jambes.
Et donc l'effort musculaire pour se tenir debout (sans mouvement) nécessite bien une consommation d'énergie pour le corps.

C'est évidemment un problème similaire pour tout effort même statique fourni par le corps (animal), cela entraîne une dépense d'énergie pour le corps (métabolisme).
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Evidemment, ce n'est pas vrai si le "corps" n'est pas vivant.

Une masse de fer de 1 kg posée sur une table horizontale, produit sur cette table une force d'environ 10 N (sur Terre) ... mais sans énergie fournie (hors déformations) de la part de la masse ou de la table.

[Sinistro]

Le fait qu'on ne puisse pas facilement calculer cette énergie avec des données basiques d'un exercice de méca n'est pas une raison pour décrêter (à tort) qu'il n'y a pas dépense d'énergie par le corps (métabolisme).

Bien sûr.

Repos assis : 100 W
Repos debout: 120 W

C'est intuitivement logique mais en même temps tellement intrigant physiquement parlant je trouve : )

Merci pour votre réponse.