Travail, Énergie et Lois de Conservation

1. Travail et Puissance

Travail d'une Force (en tenant compte de l'angle) :

A = F \cdot S \cdot cos (α)

Que signifie cette formule ?

Le travail est effectué lorsqu'une force déplace un corps. Si la force est appliquée sous un angle, sa projection sur la direction du déplacement est prise en compte. Le travail maximum est effectué lorsque l'angle alpha est de 0 degré, et le travail est nul à 90 degrés.

Puissance (Taux de Travail) :

N = \frac{A}{Δ}

Que signifie cette formule ?

La puissance indique la vitesse à laquelle le travail est effectué. Plus la puissance est grande, plus l'action est rapide. L'unité de mesure est le watt (W).

2. Énergie Cinétique et Potentielle

Énergie Cinétique (Mouvement du Corps) :

W_{к} = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^{2}

Que signifie cette formule ?

L'énergie cinétique est l'énergie du mouvement. Elle dépend de la masse du corps et du carré de sa vitesse : si la vitesse double, l'énergie est multipliée par 4.

Énergie Potentielle (dans un Champ Gravitationnel) :

W_{п} = m \cdot g \cdot h

Que signifie cette formule ?

L'énergie potentielle apparaît lorsqu'un corps est soulevé au-dessus d'un niveau de référence. Plus le corps est haut et plus il est lourd, plus son énergie emmagasinée est grande.

Énergie Mécanique Totale (sans pertes) :

W = W_{к} + W_{п}

Que signifie cette formule ?

L'énergie mécanique totale est la somme de l'énergie de mouvement (cinétique) et de position (potentielle). Dans des conditions idéales (sans frottement), cette somme reste constante : si l'une diminue, l'autre augmente.

3. Loi de Conservation de l'Énergie

Loi de Conservation de l'Énergie (dans un Système Fermé) :

W_{initial} + A_{external} = W_{final}

Que signifie cette formule ?

L'énergie ne disparaît pas ou n'apparaît pas de nulle part — elle se transforme d'une forme à l'autre. Dans un système fermé, sa somme totale est conservée. Lorsque des forces externes agissent, leur travail $A_{\text{external}}$ est ajouté au calcul.

Sans Travail Externe (Système Idéal) :

W_{initial} = W_{final}

Que signifie cette formule ?

S'il n'y a pas de frottement, de résistance ou d'autres pertes, l'énergie totale est conservée : ce qui était au début reste à la fin. Un exemple est le mouvement d'un pendule dans le vide.

4. Rendement (Coefficient de Performance)

Rendement par le Travail :

η = \frac{A_{utile}}{A_{dépensé}}

Que signifie cette formule ?

Le rendement indique quelle partie du travail dépensé a été utile. Le reste sont des pertes (par exemple, dues au chauffage, au frottement). Plus le rendement est proche de 1, plus le système est efficace.

Rendement par l'Énergie :

η = \frac{W_{utile}}{W_{dépensée}}

Que signifie cette formule ?

La forme énergétique du rendement : elle montre quelle fraction de toute l'énergie d'entrée a été convertie en l'énergie de sortie souhaitée. Utilisée, par exemple, dans les moteurs thermiques ou les appareils électriques.

Manuel Concis de Physique

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