Travail et puissance — Éducation physique, 14–17 ans
Le travail mesure l’énergie transférée par une force ; la puissance mesure la rapidité de ce transfert.
Transférer de l’énergie avec une force
En physique, il y a travail lorsqu’une force déplace un objet dans sa direction. Une force plus grande ou une distance plus longue transfère davantage d’énergie. La puissance n’est pas la quantité de travail, mais la vitesse à laquelle il est effectué.
Pourquoi distinguer travail et puissance ?
Deux machines peuvent transférer la même énergie en des durées différentes. Dire seulement « combien de travail » cache cette différence, pourtant importante pour comparer moteurs, ascenseurs ou sportifs. Le travail demande « combien d’énergie ? », la puissance « à quelle vitesse ? »
Soulever une boîte
Une personne soulève une boîte de 20 kg de 1,5 m. Avec g = 10 N/kg, son poids vaut 20 × 10 = 200 N. Travail = force × distance = 200 × 1,5 = 300 J. Si l’action dure 5 s, puissance = 300 ÷ 5 = 60 W.
Le piège de la fatigue
Tenir un sac lourd fatigue, donc il semble naturel de dire qu’un travail physique est effectué. Mais si le sac ne se déplace pas, la force de soutien ne transfère pas d’énergie sur une distance : le travail mécanique sur le sac est nul. Les muscles consomment tout de même de l’énergie chimique.
Appareils et ascenseurs
La puissance indiquée sur une bouilloire dit à quelle vitesse elle transfère l’énergie électrique à l’eau, pas la quantité totale d’eau chauffée. Un moteur d’ascenseur doit avoir assez de puissance pour monter rapidement, tandis que le travail total dépend du poids et de la hauteur.
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