Travail d'une force de frottement

Durée : 8 mn

Note maximale : 5

Question

Un point matériel se déplace sous l'action d'une force \(\vec{F_c}\) qui dérive d'un potentiel \(U\) et d'une force de frottement \(\vec{F_f}\).

Calculez le travail de \(\vec{F}\) entre deux points \(A\) et \(B\) de la trajectoire.

Montrez que le résultat s'exprime en fonction des valeurs \(E_A\) et \(E_B\) de l'énergie mécanique \(E\) aux points \(A\) et \(B\).

Solution

Le travail \(W\) de la résultante des forces extérieures est égal à la variation de l'énergie cinétique \(T\) :

\(\displaystyle{W=\int_A^B\vec{F_c}.\vec{dl}+\int_A^B\vec{F_f}.\vec{dl}=T_B-T_A}\)

(2 points)

Le travail \(W_f\) de \(F_f\) entre les deux points \(A\) et \(B\) de la trajectoire est donc

\(W_f=T_B-T_A-\int_A^B\vec{F_c}.\vec{dl}=T_B-T_A+U_B-U_A\)

car \(F_c\) dérive du potentiel \(U\).

(2 points)

On peut donc écrire : \(W_f = E_B - E_A\)\(E=T+U\) est l'énergie mécanique du point matériel.

(1 point)