Forces conservatives et notion d'indépendance du chemin
Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère
À retenir
• Force conservative : travail entre A et B indépendant du chemin suivi. • Sur un trajet fermé, le travail d'une force conservative est nul. • Conservatives : poids, force électrostatique en champ uniforme ; non conservatives : frottements, traction.
Le cours
1. Définition Une force est conservative si son travail entre deux points A et B ne dépend pas du chemin suivi, mais seulement des positions de départ et d'arrivée. Conséquence : sur un trajet fermé (retour au point de départ), son travail est nul. 2. Exemples Conservatives : le poids, W_AB = m\,g\,(z_A - z_B) ; la force électrostatique dans un champ uniforme, W_AB = q\,E AB. Non conservatives : les frottements (leur travail est d'autant plus négatif que le chemin est long), la force de traction d'un moteur, la poussée d'une personne. À une force conservative on associe une énergie potentielle (pour le poids : l'énergie potentielle de pesanteur, étudiée au chapitre suivant), qui ne dépend que de la position. 3. Méthode : tester une force 1. Choisir deux chemins différents entre les mêmes points A et B. 2. Calculer le travail de la force sur chacun. 3. Travaux égaux pour tous les chemins : force conservative ; travaux différents : force non conservative. 4. Attention Un seul calcul ne suffit pas à conclure : deux chemins de même longueur peuvent donner le même travail de frottement sans que la force soit conservative. Il faut que le travail soit le même pour tous les chemins possibles.
Dans ce chapitre
- Énergie cinétique et formes d'énergie du collège
- Énergie cinétique d'un solide en translation de Troisième
- Produit scalaire de deux vecteurs en Mathématiques de Première
- Définition du travail d'une force constante sur un déplacement rectiligne
- Travail moteur, travail résistant et travail nul
- Travail du poids d'un corps
- Forces conservatives et notion d'indépendance du chemin
- Travail d'une force de frottement fluide ou solide
- Travail de la force électrostatique dans un champ uniforme
- Énoncé du théorème de l'énergie cinétique
- Application du théorème de l'énergie cinétique à la chute libre
- Application du théorème à l'arrêt d'un véhicule (distance de freinage)
- Puissance mécanique d'une force
- Bilan : Synthèse et méthode sur Travail d'une force et théorème de l'énergie cinétique