WEBVTT

00:00:14.157 --> 00:00:15.056
En physique,

00:00:15.056 --> 00:00:18.130
les notions de travail et de puissance mécanique
nous aident à comprendre

00:00:18.130 --> 00:00:21.103
et expliquer beaucoup de choses dans notre univers.

00:00:21.318 --> 00:00:23.153
Commençons par le travail.

00:00:23.153 --> 00:00:26.214
Le travail positif est l'énergie 
que nous mettons dans un système,

00:00:26.214 --> 00:00:29.690
et le travail négatif est l'énergie 
qui est transférée à l'extérieur.

00:00:29.690 --> 00:00:33.942
Pensez au travail positif comme de l'argent 
qu'on ajoute à votre compte en banque,

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

00:00:36.756 --> 00:00:37.640
Dans le système métrique,

00:00:37.640 --> 00:00:40.997
travail mécanique et énergie sont mesurés en Joules.

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

00:00:46.329 --> 00:00:48.327
Nous transférons l'énergie dans l'horloge

00:00:48.327 --> 00:00:49.272
quand on tourne la manivelle

00:00:49.272 --> 00:00:52.229
pour élever les lourds cylindres de métal 
à l'intérieur de l'horloge.

00:00:52.229 --> 00:00:54.996
Quand nous faisons cela, 
nous faisons un travail mécanique positif,

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

00:00:57.057 --> 00:01:00.779
et cette énergie est emmagasinée sous forme 
d'énergie potentielle gravitationnelle.

00:01:00.794 --> 00:01:04.891
Nous pouvons calculer la quantité de travail accompli 
en multipliant la force que nous appliquons

00:01:04.891 --> 00:01:08.185
par la distance sur laquelle nous appliquons la force.

00:01:08.200 --> 00:01:09.673
Pour élever les cylindres métalliques,

00:01:09.688 --> 00:01:12.673
nous avons besoin d'appliquer 
une force égale à leur poids.

00:01:12.673 --> 00:01:14.867
Autrement dit, égale à la force de gravité

00:01:14.867 --> 00:01:17.665
tirant les cylindres vers le bas.

00:01:17.665 --> 00:01:19.717
Ces cylindres pèsent 300 Newtons,

00:01:19.717 --> 00:01:20.687
ce qui est assez lourd,

00:01:20.687 --> 00:01:23.097
à peu près autant qu'un petit enfant,

00:01:23.097 --> 00:01:25.260
et si nous les levons de 1/2 mètre,

00:01:25.260 --> 00:01:27.128
alors nous faisons 300 Newtons

00:01:27.128 --> 00:01:28.614
multiplié par 1/2 mètre

00:01:28.614 --> 00:01:31.857
ou 150 Joules de travail.

00:01:31.857 --> 00:01:35.090
La puissance est la vitesse à laquelle 
l'énergie est transférée.

00:01:35.090 --> 00:01:36.390
Quand nous disons vitesse,

00:01:36.390 --> 00:01:38.326
nous voulons dire la quantité d'énergie transférée

00:01:38.326 --> 00:01:40.080
par unité de temps.

00:01:40.080 --> 00:01:42.232
Dans le système métrique, 
la puissance est mesurée en

00:01:42.232 --> 00:01:44.015
Joules par seconde,

00:01:44.015 --> 00:01:45.734
ou Watts.

00:01:45.739 --> 00:01:48.143
Le terme Watt remonte à James Watt,

00:01:48.143 --> 00:01:50.611
qui a inventé la notion de chevaux

00:01:50.611 --> 00:01:51.757
pour mesurer la quantité d'énergie

00:01:51.757 --> 00:01:54.619
produite par un cheval de trait typique.

00:01:54.619 --> 00:01:57.838
James Watt était un producteur 
de machines à vapeur industrielles,

00:01:57.838 --> 00:01:59.555
et il voulait que ses clients potentiels

00:01:59.555 --> 00:02:01.287
pussent faire des comparaisons

00:02:01.287 --> 00:02:04.298
entre ses machines à vapeur et une quantité familière,

00:02:04.298 --> 00:02:07.265
la puissance qu'ils pouvaient obtenir 
d'un cheval de trait.

00:02:07.265 --> 00:02:08.882
C'était une idée tellement utile

00:02:08.882 --> 00:02:11.475
que l'unité du système métrique 
pour la puissance mécanique, le Watt,

00:02:11.475 --> 00:02:13.696
porte le nom de James Watt.

00:02:13.712 --> 00:02:15.772
Suivant les traces de James Watt,

00:02:15.772 --> 00:02:17.578
comparons la quantité de puissance qu'il faut

00:02:17.578 --> 00:02:19.424
pour faire fonctionner cette horloge de grand-père

00:02:19.424 --> 00:02:21.393
à la puissance qu'il nous faudrait 
pour faire fonctionner

00:02:21.393 --> 00:02:24.404
une ampoule de 100 watts.

00:02:24.404 --> 00:02:26.058
Nous pouvons mesurer la puissance 
qu'une personne utilise

00:02:26.058 --> 00:02:27.379
pour remonter l'horloge

00:02:27.379 --> 00:02:29.385
en divisant la quantité de travail qu'il a fait

00:02:29.385 --> 00:02:31.341
par le temps qu'il lui a fallu pour le faire.

00:02:31.341 --> 00:02:33.703
Si ça prend 1 minute, ou 60 secondes,

00:02:33.703 --> 00:02:35.093
pour soulever les poids,

00:02:35.093 --> 00:02:37.531
puis il fait 150 Joules

00:02:37.531 --> 00:02:39.234
divisé par 60 secondes,

00:02:39.234 --> 00:02:43.124
ou 2,5 Joules par seconde de travail mécanique.

00:02:43.124 --> 00:02:45.198
Il ajoute l'énergie à l'horloge

00:02:45.198 --> 00:02:48.459
au taux de 2,5 Watts.

00:02:48.459 --> 00:02:50.176
Vous auriez besoin d'environ 40 fois plus

00:02:50.176 --> 00:02:53.272
pour faire fonctionner une ampoule de 100 watts.

00:02:53.272 --> 00:02:54.918
Avant de laisser l'horloge fonctionner,

00:02:54.918 --> 00:02:56.279
l'énergie est emmagasinée

00:02:56.279 --> 00:02:59.296
comme énergie potentielle 
gravitationnelle des cylindres.

00:02:59.296 --> 00:03:00.340
C'est comme votre compte bancaire

00:03:00.340 --> 00:03:02.749
quand vous venez de déposer de l'argent.

00:03:02.749 --> 00:03:04.460
Mais si nous laissons l'horloge fonctionner,

00:03:04.460 --> 00:03:06.752
les cylindres se déplacent lentement vers le bas.

00:03:06.752 --> 00:03:08.542
L'énergie quitte l'horloge.

00:03:08.542 --> 00:03:10.771
En fait, quand les cylindres arrivent au fond,

00:03:10.771 --> 00:03:13.630
toute l'énergie potentielle que 
nous avons apporté sera partie.

00:03:13.630 --> 00:03:16.272
Quelle quantité d'énergie l'horloge utilise-t-elle ?

00:03:16.272 --> 00:03:20.746
Autrement dit, combien de Joules 
d'énergie par seconde quittent l'horloge

00:03:20.761 --> 00:03:25.724
si il faut 5 jours pour que les cylindres 
reviennent à leur position d'origine ?

00:03:25.748 --> 00:03:26.840
Nous pouvons trouver ça

00:03:26.840 --> 00:03:29.039
parce que nous savons déjà 
la quantité de travail que nous avons faite

00:03:29.039 --> 00:03:30.600
quand nous avons soulevé les cylindres :

00:03:30.600 --> 00:03:32.469
150 Joules.

00:03:32.469 --> 00:03:35.754
Mais cette fois, il a fallu 5 jours plutôt qu'une minute.

00:03:35.754 --> 00:03:38.830
Cinq jours c'est 5 fois 24

00:03:38.830 --> 00:03:40.051
fois 60

00:03:40.051 --> 00:03:41.548
fois 60 à nouveau

00:03:41.548 --> 00:03:44.640
soit 432 000 secondes.

00:03:44.640 --> 00:03:47.048
Nous divisons donc le travail accompli par le temps

00:03:47.048 --> 00:03:53.231
et trouvons la réponse 
d'environ 0,00035 Joules par seconde,

00:03:53.231 --> 00:03:56.791
ou environ 0,35 milliwatts.

00:03:56.791 --> 00:03:58.719
C'est une toute petite quantité de puissance.

00:03:58.719 --> 00:04:00.607
Cette horloge utilise tellement peu de puissance

00:04:00.607 --> 00:04:03.906
que vous pouvez faire fonctionner
presque 300 000 horloges

00:04:03.906 --> 00:04:07.812
à l'aide de la même puissance qu'il faut
pour faire fonctionner une ampoule de 100 watts.

00:04:07.812 --> 00:04:10.073
C'est vrai, vous pouvez faire fonctionner
une horloge dans chaque maison

00:04:10.073 --> 00:04:13.448
dans une ville de taille moyenne 
avec cette puissance.

00:04:13.448 --> 00:04:15.232
C'est une conclusion assez étonnante

00:04:15.232 --> 00:04:16.363
et il a fallu connaître le travail

00:04:16.363 --> 00:04:18.783
et la puissance pour y parvenir.