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En physique, le travail est défini comme une force provoquant le mouvement – ou déplacement – d’un objet. Dans le cas d’une force constante, le travail est le produit scalaire de la force agissant sur un objet et du déplacement causé par cette force. Bien que la force et le déplacement soient tous deux des quantités vectorielles, le travail n’a pas de direction en raison de la nature d’un produit scalaire (ou produit ponctuel) en mathématiques vectorielles. Cette définition est conforme à la définition correcte car une force constante s’intègre au simple produit de la force et de la distance.
Poursuivez votre lecture pour découvrir des exemples concrets de travail ainsi que la manière de calculer la quantité de travail effectuée.
Exemples de travaux
Il existe de nombreux exemples de travail dans la vie quotidienne. La classe de physique en note quelques-uns : un cheval tirant une charrue dans le champ ; un père poussant un chariot d’épicerie dans l’allée d’une épicerie ; une étudiante soulevant un sac à dos rempli de livres sur son épaule ; un haltérophile soulevant une barre au-dessus de sa tête ; et un athlète olympique lançant le poids.
En général, pour qu’un travail puisse être effectué, il faut qu’une force soit exercée sur un objet pour le faire bouger. Ainsi, une personne frustrée qui pousse contre un mur, uniquement pour s’épuiser, ne fait aucun travail parce que le mur ne bouge pas. Mais un livre qui tombe d’une table et qui touche le sol serait considéré comme un travail, du moins en termes de physique, parce qu’une force (la gravité) agit sur le livre et le fait se déplacer vers le bas.
Ce qui ne marche pas
Il est intéressant de noter qu’un serveur portant un plateau au-dessus de sa tête, soutenu par un bras, alors qu’il traverse une pièce à un rythme régulier, pourrait penser qu’il travaille dur. (Il peut même transpirer.) Mais, par définition, il ne travaille pas. Il est vrai que le serveur utilise la force pour pousser le plateau au-dessus de sa tête, et il est également vrai que le plateau se déplace à travers la pièce pendant que le serveur marche. Mais, la force – le serveur soulève le plateau – ne fait pas bouger le plateau. « Pour provoquer un déplacement, il doit y avoir une composante de force dans la direction du déplacement », note The Physics Classroom.
Calculer le travail
Le calcul de base du travail est en fait assez simple :
W = Fd
Ici, « W » représente le travail, « F » est la force et « d » représente le déplacement (ou la distance parcourue par l’objet). Physics for Kids donne cet exemple de problème :
Un joueur de base-ball lance une balle avec une force de 10 Newtons. La balle se déplace sur 20 mètres. Quel est le travail total ?
Pour le résoudre, il faut d’abord savoir qu’un Newton est défini comme la force nécessaire pour fournir une masse de 1 kilogramme (2,2 livres) avec une accélération de 1 mètre (1,1 yards) par seconde. Un Newton est généralement abrégé en « N ». Utilisez donc la formule :
W = Fd
Ainsi :
W = 10 N * 20 mètres (où le symbole « * » représente les temps)
Donc :
Travail = 200 joules
Un joule, terme utilisé en physique, est égal à l’énergie cinétique d’un kilogramme se déplaçant à 1 mètre par seconde.
