Leçon 1 physique 2








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théorème de Thalès (géométrie), la hauteur de la Tour Eiffel.
théorème de Pythagore (géométrie), le « 3, 4, 5 » des maçons
calcul de la somme d’une série la mouche et les deux trains
les lois des gazs parfaits PV/T = constante (si adiabatique), PV = constante (si isotherme)…
nombre d’Avogadro N molécules dans une mole.

principe (= modèle tiré des observations) : la pression (P) d’un gaz est fabriquée par le nombre de molécules et la vitesse de leur déplacement (T) dans un volume (V).

conséquence (= « loi de la nature ») : à même température et pression, le nombre de molécules par unité de volume est le même pour tout gaz !
constante des gazs parfaits une « mole », voir Nombre d’Avogadro.
constante de Planck
équation de Schrödinger en mécanique quantique, relie fonction d’onde et énergie.
principe d’incertitude d’Heisenberg Position (x, y, z) et Vitesse (dx/dt, dy/dt, dz/dt) sont liées, elles ne peuvent être connues simultanément = augmenter la précision de l’une augmente l’imprécision (= l’incertitude) de l’autre.

C’est l’impossibilité de connaitre précisément position & vitesse, l’introduction de l’incertitude, donc de l’aléatoire, qui suscita le fameux « Dieu ne joue pas aux dés » (Einstein).

En particulier, + la vitesse est grande, proche de c (= vitesse de la lumière), + la position est incertaine.

e

h
F = 1 / T fréquence & période
triangle du feu = combustible + comburant (oxygène) + température Application : pompiers.
PV = cste (isothermique) , PV/T = cste (adiabatique)  , PV = cste (… ? réaction chimique ? )

Annexe 1/ approfondissement qualitatif : les corps

La matière de la physique sont les corps.

Les corps physiques peuvent être perceptibles par nos sens (reconnaissance des formes par l’œil, …) ou imperceptibles et nécessiter d’autres capteurs (ondes télévision, radio, téléphone, flux électriques, …).
La physique est l’étude des corps, historiquement d’abord naturels et élémentaires, puis de plus en plus composés et artificiels.

Elle cherche pour tout corps à l’identifier (est-ce bien ce corps là, en tout point semblable à tous les autres échantillons du même nom ?) puis à observer (voire mieux, prévoir) ses principales propriétés !

L’étude des corps se divise en trois grandes études,
étude 1/ le mouvement des corps,

En restant le même corps, comment il occupe quel espace ou se déplace (étude des mouvements).

Nos siècles et millénaires d’observations et analyses (= modélisations) ont produit des lois (« de la nature ») très simples, où les mêmes lois (de gravité, d’inertie) s’appliquent autant aux comportements des corps macroscopiques (célestes) que microscopiques (la chute des billes de Galilée à partir de la tour de Pise, la pomme de Newton).

La taille des corps n’y intervient que pour leur masse (m, une simple variable dans les équations générales des mouvements des corps) et leur forme (pour la résistance du milieu où ce corps se déplace, air, eau …) !
étude 2/ les composants intérieurs d’un corps, sa distillation en « molécules »

étude 2/ dans leurs composants intérieurs : de quoi sont-ils faits, qu’est-ce qu’il y a dedans, est-ce que l’on peut les fabriquer, comment ?

Cette étude a inclus beaucoup d’expériences de séparation, union ou transformation de sa forme ou de son espace.

- Séparer le corps en plusieurs morceaux, identifier ses composants (inertes ou vivants),

- Unir le corps avec d’autres corps, ou le ré-unir = refaire le même corps à partir de ses composants élémentaires.

- Transformer sa forme, le faire changer d’état (solides, liquides, gazs) ou d’espace (ses conditions en températures, pression, volumes).
Au début, ces observations et expériences étaient surtout physiques : on casse (pilonne, broie en poudres), chauffe et refroidit (distille), sépare les solides des liquides (laisse retomber, centrifuger …), avec des corps hétérogènes ou homogènes, purs ou composés.
Très vite apparaissent deux critères importants pour l’étude d’un corps et l’observation de ses propriétés :

critère1/ ce corps est-il hétérogène ou homogène ?

Les sciences « fondamentales » portent d’abord sur les corps homogènes (= les «briques de base» de tous les corps)

- hétérogène, quand un échantillon prélevé n’a pas les mêmes composants qu’un autre échantillon prélevé à un autre endroit sur le même corps (exemple huile et vinaigre non mélangés dans un verre)

- ou homogène , quand tous les échantillons prélevés à divers endroits du même corps auront tous les mêmes composants en nature et en quantité (= proportions).
critère2/ ce corps est-il composé ou pur ?

Les sciences « fondamentales » portent d’abord sur les corps purs (= les «briques de base» de tous les corps)

- composé, quand on peut encore séparer ce corps en plusieurs nature de composants

- ou pur, quand toutes ses molécules sont identiques, quand quelles que soient les manipulations pratiquées on reste toujours au corps de départ, on retrouve partout le seul et unique composant insécable (par la physique = sans réaction chimique avec d’autres corps).

Ainsi apparut le concept et la frontière de la molécule.

Tout corps « pur » est composé d’une seule molécule (en nature, mais évidemment présente par millards d’exemplaires pour faire un corps perceptible à l’échelle de nos sens) et ne peut donc plus être divisé en plusieurs corps différents (sauf par réaction « chimlique » avec d’autres corps), alors que tout corps composé de plusieurs molécules différentes peut être « distillé » en plusieurs corps distincts.
étude 3/ les réactions d’un corps avec d’autres corps,

Comment ce corps se comporte-t’il en présence d’autres corps ?

Comment s’unit-il avec d’autres pour

- devenir autre (= devenir un autre corps),

- se décomposer en morceaux de natures différentes (= en plusieurs corps distincts),

- ou se recomposer pour redevenir à son état initial à partir d’autres corps (= composants).
3a/ les réactions « chimiques » entre « atomes » transforment les molécules,

avec échanges (production et absorption) d’énergie (= chimique).

Cette étude des comportements extérieurs d’un corps par manipulations et observations (ça brûle !) devint (aux XVIIième et XVIIIièmes siècles) bien modélisée et décrite en atomes, molécules (un corps s’y appelle même « antimoine », vu sa dangerosité certainement conséquente en moines tués) et réactions chimiques.

Là apparut le concept de l’atome, de l’ « insécable » (a-tome = a-tomos = pas – séparable), brique de base des molécules, tous décrits dans le « tableau de Mendéléev » (moins de 100 atomes !, moins de 100 briques de base pour tout l’univers jusqu’aux plus lointaines galaxies !).
3b/ puis les réactions atomiques (ou réaction nucléaire) transforment les atomes, dans leur noyau (= nucleus)

avec échanges (production et absorption) d’ énergie (= nucléaire) ,

Ce ne fut qu’en première moitié du XXième siècle que des manipulations réussirent à briser l’atome.

Cela produisit certes la bombe atomique mais plus largement toute la physique quantique et des particules.
3c/ puis les réactions entre particules, tranforme la particule en énergie (destruction, disparition d’une particule, production d’énergie), ou l’énergie en particule (création, apparition d’une particule, absorption d’énergie),

C’est la physique des particules, la mécanique quantique.
les projecteurs de l’âme … texte disponible (5 pages, demander à l’auteur)


Annexe 2/ LEXIQUE
accélération = variation de la vitesse par unité de temps = dv/dt = dérivée de la vitesse

base = en maths : dans toute base, la base s’écrit 10 pour 1 fois la base et 0 unités ; et dans toute base il y a autant de chiffres que la base.

chiffres = quantités entières inférieures à la base. Chaque base en a toujours autant que la base : 2 chiffres (0 et 1) en base deux, dix (de 0 à 9) chiffres en base dix.

d = distance entre les centres de gravité des deux masses en inter-attraction (ici la terre et un corps)

g = gravité terrestre, attraction de la masse Terrestre sur d’autres masses,

vaut environ 10 m/s2 (précisément 9,81) au sol niveau de la mer

giga = 109 = un milliard, exemple gigaHertz

 = gamma, accélération créée par une force (ici la gravité) sur une masse en mouvement

E = énergie, sous toutes ses formes (cinétique, potentielle, thermique, chimique, nucléaire, électrique …)

F = force, ce qui accélère une masse (F = m,

Hertz = unité de fréquence dans le système MKSA = une fois par seconde

kilo = 1000 = 103, un millier, exemples kilogramme = 1 000 grammes, ou kilomètre = 1000 mètres

M = masse grosse, type pour les planètes ou de très gros objets humains,

MKSA = Mètre, Kilog, Seconde, Ampère, système international d’ unités de mesure

m = masse petite ou moyenne, type pour les particules ou un petit objet humain

méga = 1 000 000 = 106, un million, exemple mégaoctet = un million d’octets

micro = 1 / 1 000 000 = 10-6 , un millionième, exemple microseconde, microampère,

milli = 1 / 1000 = 10-3, un millième, exemple millimètre, milligramme

nano = 1 / 1 000 000 000 = 10-9, un milliardième, exemple nanoseconde, nanofard (capacité électrique), orthonormé ortho = droit, les axes sont perpendiculaires entre eux, deux horizontaux (Ox = abscisse et oy = ordonnée) et un vertical (Oz = hauteur)

position = dans les 3 dimensions, Oxyz, avec Oz = la verticale et Ox et Oy = les deux axes horizontaux

repère = ensemble d’axes retenus pour caractériser tout point d’un espace.

R&D = Recherche (les bases fondamentales, en concepts & modèles) & Développement (les applications utilitaires).

tera = 1012 = mille milliards = un million de millions, exemple teraoctets,

vitesse = variation de la position par unité de temps = dx/dt = dérivée de la position




le 4 juillet 2007, par Bruno MARTIN-VALLAS,

Route de Mudaison, 34 130 LANSARGUES

tél 06 24 34 05 83 email brunomv@hotmail.fr


Deddy, Institut du Management Citoyen


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