How does work...work? - Peter Bohacek

Comment fonctionne le travail mécanique? - Peter Bohacek

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Traducteur: Elisabeth Buffard Relecteur: Ariana Bleau Lugo

In Physics,

En physique,

the concepts of work and power help us understand

les notions de travail et de puissance mécanique nous aident à comprendre

and explain lots of things in our universe.

et expliquer beaucoup de choses dans notre univers.

Let's start with work.

Commençons par le travail.

Positive work is the energy we put into a system,

Le travail positif est l'énergie que nous mettons dans un système,

and negative work is energy that is transferred out.

et le travail négatif est l'énergie qui est transférée à l'extérieur.

Think of positive work as money being added to your bank account,

Pensez au travail positif comme de l'argent qu'on ajoute à votre compte en banque,

and negative work as money taken out.

et au travail du négatif comme de l'argent qu'on en retire.

In the metric system,

Dans le système métrique,

work and energy are measured in Joules.

travail mécanique et énergie sont mesurés en Joules.

As an example, let's take a beautiful, old, mechanical grandfather clock.

À titre d'exemple, prenons une belle vieille horloge mécanique de grand-père.

We transfer energy into the clock

Nous transférons l'énergie dans l'horloge

when we turn the crank

quand on tourne la manivelle

to raise the heavy metal cylinders inside the clock.

pour élever les lourds cylindres de métal à l'intérieur de l'horloge.

When we do this, we are doing positive work,

Quand nous faisons cela, nous faisons un travail mécanique positif,

adding energy to the clock,

en ajoutant de l'énergie à l'horloge,

and that energy is stored as gravitational potential energy.

et cette énergie est emmagasinée sous forme d'énergie potentielle gravitationnelle.

We can calculate the amount of work done by multiplying the force we apply

Nous pouvons calculer la quantité de travail accompli en multipliant la force que nous appliquons

times the distance over which we apply the force.

par la distance sur laquelle nous appliquons la force.

To raise the metal cylinders,

Pour élever les cylindres métalliques,

we need to apply a force equal to their weight.

nous avons besoin d'appliquer une force égale à leur poids.

That is, equal to the force of gravity

Autrement dit, égale à la force de gravité

pulling downward on the cylinders.

tirant les cylindres vers le bas.

These cylinders weight 300 Newtons,

Ces cylindres pèsent 300 Newtons,

which is pretty heavy,

ce qui est assez lourd,

about as much as a small child,

à peu près autant qu'un petit enfant,

and if we lift them 1/2 meter,

et si nous les levons de 1/2 mètre,

then we do 300 Newtons

alors nous faisons 300 Newtons

times 1/2 meter

multiplié par 1/2 mètre

or 150 Joules of work.

ou 150 Joules de travail.

Power is the rate at which energy is transferred.

La puissance est la vitesse à laquelle l'énergie est transférée.

When we say rate,

Quand nous disons vitesse,

we mean the amount of energy transferred

nous voulons dire la quantité d'énergie transférée

per unit of time.

par unité de temps.

In the metric system, power is measured in

Dans le système métrique, la puissance est mesurée en

Joules per second,

Joules par seconde,

or Watts.

ou Watts.

The term Watt goes back to James Watt,

Le terme Watt remonte à James Watt,

who came up with the concept of horsepower

qui a inventé la notion de chevaux

to measure the amount of power

pour mesurer la quantité d'énergie

produced by a typical work horse.

produite par un cheval de trait typique.

James Watt was a producer of industrial steam engines,

James Watt était un producteur de machines à vapeur industrielles,

and he wanted his potential customers

et il voulait que ses clients potentiels

to be able to make comparisons

pussent faire des comparaisons

between his steam engines and a familiar quanity,

entre ses machines à vapeur et une quantité familière,

the power they could get from a working horse.

la puissance qu'ils pouvaient obtenir d'un cheval de trait.

It was such a useful idea

C'était une idée tellement utile

that the metric system unit for power, the Watt,

que l'unité du système métrique pour la puissance mécanique, le Watt,

is named after James Watt.

porte le nom de James Watt.

Following in James Watt's footsteps,

Suivant les traces de James Watt,

let's compare the amount of power it takes

comparons la quantité de puissance qu'il faut

to run this grandfather clock

pour faire fonctionner cette horloge de grand-père

to the power we'd need to run

à la puissance qu'il nous faudrait pour faire fonctionner

a bright, 100-Watt light bulb.

une ampoule de 100 watts.

We can measure the power a person uses

Nous pouvons mesurer la puissance qu'une personne utilise

to wind the clock

pour remonter l'horloge

by dividing the amount of work they did

en divisant la quantité de travail qu'il a fait

by the time it took them to do it.

par le temps qu'il lui a fallu pour le faire.

If it takes 1 minute, or 60 seconds,

Si ça prend 1 minute, ou 60 secondes,

to lift the weights,

pour soulever les poids,

then they are doing 150 Joules

puis il fait 150 Joules

divided by 60 seconds,

divisé par 60 secondes,

or 2.5 Joules per second of work.

ou 2,5 Joules par seconde de travail mécanique.

They are adding energy to the clock

Il ajoute l'énergie à l'horloge

in the rate of 2.5 Watts.

au taux de 2,5 Watts.

You would need about 40 times as much

Vous auriez besoin d'environ 40 fois plus

to run a bright, 100-Watt light bulb.

pour faire fonctionner une ampoule de 100 watts.

Before we let the clock run,

Avant de laisser l'horloge fonctionner,

the energy is stored

l'énergie est emmagasinée

as gravitational potential energy of the cylinders.

comme énergie potentielle gravitationnelle des cylindres.

It's like your bank account

C'est comme votre compte bancaire

when you have just deposited money.

quand vous venez de déposer de l'argent.

But if we let the clock run,

Mais si nous laissons l'horloge fonctionner,

the cylinders slowly move downward.

les cylindres se déplacent lentement vers le bas.

Energy is leaving the clock.

L'énergie quitte l'horloge.

In fact, when the cylinders get to the bottom,

En fait, quand les cylindres arrivent au fond,

all the energy that we put in will have left.

toute l'énergie potentielle que nous avons apporté sera partie.

So how much power does the clock use?

Quelle quantité d'énergie l'horloge utilise-t-elle ?

That is, how many Joules of energy per second leave the clock

Autrement dit, combien de Joules d'énergie par seconde quittent l'horloge

if it takes 5 days for the cylinders to return to their original position?

si il faut 5 jours pour que les cylindres reviennent à leur position d'origine ?

We can figure this out

Nous pouvons trouver ça

because we already know how much work we did

parce que nous savons déjà la quantité de travail que nous avons faite

when we lifted the cylinders:

quand nous avons soulevé les cylindres :

150 Joules.

150 Joules.

But this time, it took 5 days rather than a minute.

Mais cette fois, il a fallu 5 jours plutôt qu'une minute.

Five days is 5 times 24

Cinq jours c'est 5 fois 24

times 60

fois 60

times 60 again

fois 60 à nouveau

or 432,000 seconds.

soit 432 000 secondes.

So we divide the work done by the time

Nous divisons donc le travail accompli par le temps

and find the answer of about 0.00035 Joules per second,

et trouvons la réponse d'environ 0,00035 Joules par seconde,

or about 0.35 milliwatts.

ou environ 0,35 milliwatts.

That's a tiny amount of power.

C'est une toute petite quantité de puissance.

This clock uses so little power

Cette horloge utilise tellement peu de puissance

that you could run almost 300,000 clocks

que vous pouvez faire fonctionner presque 300 000 horloges

using the same power it takes to run one 100-Watt light bulb.

à l'aide de la même puissance qu'il faut pour faire fonctionner une ampoule de 100 watts.

That's right, you could run a clock in every house

C'est vrai, vous pouvez faire fonctionner une horloge dans chaque maison

in a medium sized city with that much power.

dans une ville de taille moyenne avec cette puissance.

That's a pretty amazing conclusion

C'est une conclusion assez étonnante

and it took knowledge of work

et il a fallu connaître le travail

and power to figure it out.

et la puissance pour y parvenir.