Travail d'une force de frottement fluide ou solide

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• Force de frottement de valeur f constante, opposée au mouvement : W = -f L. • L : longueur du chemin réellement parcouru ; le travail dépend donc du chemin (force non conservative). • Ce travail est toujours résistant ; l'énergie est dissipée sous forme thermique.

Le cours

1. Les forces de frottement Frottement solide : exercé par une surface de contact (sol, rail, plan incliné) sur un objet qui glisse. Frottement fluide : exercé par l'air ou l'eau sur un objet en mouvement ; sa valeur augmente avec la vitesse, elle est constante si la vitesse l'est. Dans les deux cas, la force est opposée au mouvement : l'angle avec chaque petit déplacement vaut 180^. 2. Expression du travail Si la force de frottement garde une valeur f constante et reste opposée au mouvement, son travail sur un trajet de longueur L (rectiligne ou non) vaut : W(f) = -f L Ce travail est toujours négatif (résistant) et il dépend de la longueur du chemin : la force de frottement n'est pas conservative. L'énergie correspondante est dissipée sous forme thermique (échauffement des surfaces, de l'air). 3. Méthode 1. Vérifier que la valeur f est constante (frottement solide, ou frottement fluide à vitesse constante). 2. Déterminer la longueur L du chemin réellement parcouru (arc de cercle : L = R\,, demi-cercle : R). 3. Calculer W = -f L et vérifier que le résultat est négatif. 4. Attention L est la longueur du trajet, pas la distance en ligne droite entre le départ et l'arrivée : sur un demi-tour de piste de rayon 50\ m, L = 50 157\ m et non 100\ m.

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