0:00:14.157,0:00:15.056
En physique,

0:00:15.056,0:00:18.130
les notions de travail et de puissance mécanique[br]nous aident à comprendre

0:00:18.130,0:00:21.103
et expliquer beaucoup de choses dans notre univers.

0:00:21.318,0:00:23.153
Commençons par le travail.

0:00:23.153,0:00:26.214
Le travail positif est l'énergie [br]que nous mettons dans un système,

0:00:26.214,0:00:29.690
et le travail négatif est l'énergie [br]qui est transférée à l'extérieur.

0:00:29.690,0:00:33.942
Pensez au travail positif comme de l'argent [br]qu'on ajoute à votre compte en banque,

0:00:33.942,0:00:36.756
et au travail du négatif comme de l'argent qu'on en retire.

0:00:36.756,0:00:37.640
Dans le système métrique,

0:00:37.640,0:00:40.997
travail mécanique et énergie sont mesurés en Joules.

0:00:41.182,0:00:46.329
À titre d'exemple, prenons une belle vieille horloge [br]mécanique de grand-père.

0:00:46.329,0:00:48.327
Nous transférons l'énergie dans l'horloge

0:00:48.327,0:00:49.272
quand on tourne la manivelle

0:00:49.272,0:00:52.229
pour élever les lourds cylindres de métal [br]à l'intérieur de l'horloge.

0:00:52.229,0:00:54.996
Quand nous faisons cela, [br]nous faisons un travail mécanique positif,

0:00:54.996,0:00:57.042
en ajoutant de l'énergie à l'horloge,

0:00:57.057,0:01:00.779
et cette énergie est emmagasinée sous forme [br]d'énergie potentielle gravitationnelle.

0:01:00.794,0:01:04.891
Nous pouvons calculer la quantité de travail accompli [br]en multipliant la force que nous appliquons

0:01:04.891,0:01:08.185
par la distance sur laquelle nous appliquons la force.

0:01:08.200,0:01:09.673
Pour élever les cylindres métalliques,

0:01:09.688,0:01:12.673
nous avons besoin d'appliquer [br]une force égale à leur poids.

0:01:12.673,0:01:14.867
Autrement dit, égale à la force de gravité

0:01:14.867,0:01:17.665
tirant les cylindres vers le bas.

0:01:17.665,0:01:19.717
Ces cylindres pèsent 300 Newtons,

0:01:19.717,0:01:20.687
ce qui est assez lourd,

0:01:20.687,0:01:23.097
à peu près autant qu'un petit enfant,

0:01:23.097,0:01:25.260
et si nous les levons de 1/2 mètre,

0:01:25.260,0:01:27.128
alors nous faisons 300 Newtons

0:01:27.128,0:01:28.614
multiplié par 1/2 mètre

0:01:28.614,0:01:31.857
ou 150 Joules de travail.

0:01:31.857,0:01:35.090
La puissance est la vitesse à laquelle [br]l'énergie est transférée.

0:01:35.090,0:01:36.390
Quand nous disons vitesse,

0:01:36.390,0:01:38.326
nous voulons dire la quantité d'énergie transférée

0:01:38.326,0:01:40.080
par unité de temps.

0:01:40.080,0:01:42.232
Dans le système métrique, [br]la puissance est mesurée en

0:01:42.232,0:01:44.015
Joules par seconde,

0:01:44.015,0:01:45.734
ou Watts.

0:01:45.739,0:01:48.143
Le terme Watt remonte à James Watt,

0:01:48.143,0:01:50.611
qui a inventé la notion de chevaux

0:01:50.611,0:01:51.757
pour mesurer la quantité d'énergie

0:01:51.757,0:01:54.619
produite par un cheval de trait typique.

0:01:54.619,0:01:57.838
James Watt était un producteur [br]de machines à vapeur industrielles,

0:01:57.838,0:01:59.555
et il voulait que ses clients potentiels

0:01:59.555,0:02:01.287
pussent faire des comparaisons

0:02:01.287,0:02:04.298
entre ses machines à vapeur et une quantité familière,

0:02:04.298,0:02:07.265
la puissance qu'ils pouvaient obtenir [br]d'un cheval de trait.

0:02:07.265,0:02:08.882
C'était une idée tellement utile

0:02:08.882,0:02:11.475
que l'unité du système métrique [br]pour la puissance mécanique, le Watt,

0:02:11.475,0:02:13.696
porte le nom de James Watt.

0:02:13.712,0:02:15.772
Suivant les traces de James Watt,

0:02:15.772,0:02:17.578
comparons la quantité de puissance qu'il faut

0:02:17.578,0:02:19.424
pour faire fonctionner cette horloge de grand-père

0:02:19.424,0:02:21.393
à la puissance qu'il nous faudrait [br]pour faire fonctionner

0:02:21.393,0:02:24.404
une ampoule de 100 watts.

0:02:24.404,0:02:26.058
Nous pouvons mesurer la puissance [br]qu'une personne utilise

0:02:26.058,0:02:27.379
pour remonter l'horloge

0:02:27.379,0:02:29.385
en divisant la quantité de travail qu'il a fait

0:02:29.385,0:02:31.341
par le temps qu'il lui a fallu pour le faire.

0:02:31.341,0:02:33.703
Si ça prend 1 minute, ou 60 secondes,

0:02:33.703,0:02:35.093
pour soulever les poids,

0:02:35.093,0:02:37.531
puis il fait 150 Joules

0:02:37.531,0:02:39.234
divisé par 60 secondes,

0:02:39.234,0:02:43.124
ou 2,5 Joules par seconde de travail mécanique.

0:02:43.124,0:02:45.198
Il ajoute l'énergie à l'horloge

0:02:45.198,0:02:48.459
au taux de 2,5 Watts.

0:02:48.459,0:02:50.176
Vous auriez besoin d'environ 40 fois plus

0:02:50.176,0:02:53.272
pour faire fonctionner une ampoule de 100 watts.

0:02:53.272,0:02:54.918
Avant de laisser l'horloge fonctionner,

0:02:54.918,0:02:56.279
l'énergie est emmagasinée

0:02:56.279,0:02:59.296
comme énergie potentielle [br]gravitationnelle des cylindres.

0:02:59.296,0:03:00.340
C'est comme votre compte bancaire

0:03:00.340,0:03:02.749
quand vous venez de déposer de l'argent.

0:03:02.749,0:03:04.460
Mais si nous laissons l'horloge fonctionner,

0:03:04.460,0:03:06.752
les cylindres se déplacent lentement vers le bas.

0:03:06.752,0:03:08.542
L'énergie quitte l'horloge.

0:03:08.542,0:03:10.771
En fait, quand les cylindres arrivent au fond,

0:03:10.771,0:03:13.630
toute l'énergie potentielle que [br]nous avons apporté sera partie.

0:03:13.630,0:03:16.272
Quelle quantité d'énergie l'horloge utilise-t-elle ?

0:03:16.272,0:03:20.746
Autrement dit, combien de Joules [br]d'énergie par seconde quittent l'horloge

0:03:20.761,0:03:25.724
si il faut 5 jours pour que les cylindres [br]reviennent à leur position d'origine ?

0:03:25.748,0:03:26.840
Nous pouvons trouver ça

0:03:26.840,0:03:29.039
parce que nous savons déjà [br]la quantité de travail que nous avons faite

0:03:29.039,0:03:30.600
quand nous avons soulevé les cylindres :

0:03:30.600,0:03:32.469
150 Joules.

0:03:32.469,0:03:35.754
Mais cette fois, il a fallu 5 jours plutôt qu'une minute.

0:03:35.754,0:03:38.830
Cinq jours c'est 5 fois 24

0:03:38.830,0:03:40.051
fois 60

0:03:40.051,0:03:41.548
fois 60 à nouveau

0:03:41.548,0:03:44.640
soit 432 000 secondes.

0:03:44.640,0:03:47.048
Nous divisons donc le travail accompli par le temps

0:03:47.048,0:03:53.231
et trouvons la réponse [br]d'environ 0,00035 Joules par seconde,

0:03:53.231,0:03:56.791
ou environ 0,35 milliwatts.

0:03:56.791,0:03:58.719
C'est une toute petite quantité de puissance.

0:03:58.719,0:04:00.607
Cette horloge utilise tellement peu de puissance

0:04:00.607,0:04:03.906
que vous pouvez faire fonctionner[br]presque 300 000 horloges

0:04:03.906,0:04:07.812
à l'aide de la même puissance qu'il faut[br]pour faire fonctionner une ampoule de 100 watts.

0:04:07.812,0:04:10.073
C'est vrai, vous pouvez faire fonctionner[br]une horloge dans chaque maison

0:04:10.073,0:04:13.448
dans une ville de taille moyenne [br]avec cette puissance.

0:04:13.448,0:04:15.232
C'est une conclusion assez étonnante

0:04:15.232,0:04:16.363
et il a fallu connaître le travail

0:04:16.363,0:04:18.783
et la puissance pour y parvenir.