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Exploiter l'énergie cinétique et le travail d'une force constante (mouvement rectiligne)
Associer une variation d'énergie cinétique au travail des forces
Relier travail et puissance moyenne ; estimer une puissance moyenne

Fiche résumé — Aspects énergétiques du mouvement

Chapitre 9 | Première STL — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

1. Énergie cinétique

\(E_c=\dfrac12 m v^2\)

\(E_c\) en joules (J), \(m\) en kg, \(v\) en m·s\(^{-1}\).

Astuce : penser à convertir les km·h⁻¹ en m·s⁻¹ (÷ 3,6). Vitesse × 2 ⇒ \(E_c\) × 4.

2. Travail d'une force constante

\(W=\vec F\cdot\vec{AB}=F\,d\cos\alpha\)

\(\alpha\) = angle entre la force et le déplacement. \(F\cos\alpha\) = projection de la force sur le déplacement.

3. Signe du travail

\(W\gt 0\) : force motrice (\(\alpha\lt 90^\circ\)).
\(W\lt 0\) : force résistante (\(\alpha\gt 90^\circ\), ex. frottements).
\(W=0\) : force ⊥ au déplacement (\(\alpha=90^\circ\)).

Piège : une force opposée au mouvement donne \(W=-F\,d\) (négatif).

4. Théorème de l'énergie cinétique

\(\Delta E_c=\dfrac12 m v_B^2-\dfrac12 m v_A^2=\sum W\)

\(\sum W\gt 0\) ⇒ accélère ; \(\sum W\lt 0\) ⇒ ralentit ; \(\sum W=0\) ⇒ vitesse constante.

5. Puissance moyenne

\(P=\dfrac{W}{\Delta t}\quad(\text{en watts})\)

\(1\ \text{W}=1\ \text{J·s}^{-1}\). En mouvement rectiligne : \(P=F\,v\cos\alpha\).

Piège : travail (J) ≠ puissance (W) ; la puissance est un travail par seconde.

6. Estimer une puissance

Modifier la vitesse : \(P=\dfrac{\Delta E_c}{\Delta t}\).
Maintenir \(v\) contre les frottements \(f\) : \(P=f\,v\) (car \(\Delta E_c=0\)).

Exemple type

Freinage : voiture \(m=1000\ \text{kg}\), \(v_A=20\ \text{m·s}^{-1}\), \(v_B=0\), force \(F=5{,}0\times10^{3}\ \text{N}\) opposée au mouvement.
\(\Delta E_c=0-\dfrac12\times1000\times20^2=-2{,}0\times10^{5}\ \text{J}=-F\,d\).
Distance de freinage : \(d=\dfrac{2{,}0\times10^{5}}{5{,}0\times10^{3}}=40\ \text{m}\).