C’est ici que tout a commencé, que la physique est devenue une science expérimentale, avec sa méthode spécifique fondée sur un aller-retour incessant entre expérience et élaboration d’un modèle mathématique qui vise à déduire les faits observés d’un nombre limité d’axiomes appelés « principes » par les physiciens. L’héliocentrisme de Copernic, les trois lois de Kepler, les expériences de Galilée et la loi de gravitation de Newton sont les points marquants de cette genèse qui a duré un siècle et demi.
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Rubrique :
Mécanique – Physique
ISBN :
9782383950301
Référence :
2030
Année de parution :
2022
C’est ici que tout a commencé, que la physique est devenue une science expérimentale, avec sa méthode spécifique fondée sur un aller-retour incessant entre expérience et élaboration d’un modèle mathématique qui vise à déduire les faits observés d’un nombre limité d’axiomes appelés « principes » par les physiciens. L’héliocentrisme de Copernic, les trois lois de Kepler, les expériences de Galilée et la loi de gravitation de Newton sont les points marquants de cette genèse qui a duré un siècle et demi.
C’est ici aussi que doit commencer un cours de physique, il s’agit de ses fondements et il importe qu’ils soient solides, aussi mettrons-nous en place une axiomatique rigoureuse.
La relativité de tout mouvement nous amènera à la subtile mais nécessaire distinction entre repère et référentiel puis aux formules de composition des vitesses et des accélérations mais aussi à celle des dérivées d’un vecteur, trop souvent oubliée.
La loi fondamentale de la dynamique ne sera pas ici considérée comme un principe mais comme la définition de la force subie par un point matériel, ce qui est bien plus pertinent. C’est l’étude de l’interaction entre deux points matériels qui permettra de mettre en place les principes de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et du moment cinétique qui sera présenté comme un champ de vecteurs. Les notions de puissance, de travail et d’énergie seront l’occasion de définir les forces conservatrices. De nombreux exercices permettront de vous approprier cette axiomatique.
Nous apprendrons enfin à choisir, selon le problème étudié, lequel des trois référentiels dits de Copernic, de Foucault et terrestre, est le plus approprié.
À la fin de votre lecture, vous serez armés pour aborder le tome II où vous attendent de nouvelles aventures que vous ne regretterez pas.
Bonne lecture.
| Référence : | 2030 |
| Nombre de pages : | 136 |
| Format : | 16x24 cm |
| Reliure : | Broché |
| Rôle | |
|---|---|
| Sornette Joël | Auteur |
| Kraemer Jean-Christophe | Directeur de Collection |
Introduction
Conseils de l’auteur pour la lecture
1 L’espace et le temps. Vitesse et accélération
1.1 L’espace
1.2 Le temps
1.3 Vitesse et accélération
1.4 À retenir de ce chapitre
2 Repères et référentiels
2.1 Changement de repère
2.2 Changement de repère indépendant du temps. Référentiel
2.3 Changement de repère dépendant du temps
2.3.1 Vecteur rotation d’un référentiel par rapport à un autre
2.3.2 Pseudo-vecteurs
2.3.3 Bases directes et indirectes
2.4 A retenir de ce chapitre
3 Composition des vitesses et des accélérations
3.1 Composition des dérivées vectorielles
3.2 Composition des vitesses
3.2.1 Loi de composition
3.2.2 Point coïncident
3.2.3 Le mouvement d’entraînement est un mouvement de translation
3.2.4 Le mouvement d’entraînement est un mouvement de rotation autour d’un axe
3.2.5 Remarque sur les solides
3.3 Composition des accélérations
3.3.1 Cas général
3.3.2 Le mouvement d’entraînement est un mouvement de translation
3.3.3 Le mouvement d’entraînement est un mouvement de rotation autour d’un axe
3.4 Composition des vecteurs rotation
3.5 A retenir de ce chapitre
4 Autres types de coordonnées
4.1 Coordonnées cylindriques
4.1.1 Coordonnées
4.1.2 Bases locales
4.1.3 Exercice : vitesse et accélération en coordonnées cylindriques
4.2 Coordonnées sphériques
4.2.1 Coordonnées
4.2.2 Bases locales
4.2.3 Exercice : vitesse et accélération en coordonnées sphériques
4.3 Abscisse curviligne et courbure
4.3.1 Abscisse curviligne
4.3.2 Vitesse
4.3.3 Accélération. Courbure
4.3.4 Exercice : repère de Frenet et torsion d’une courbe gauche
4.3.5 Exercice : pendule en rotation
4.4 A retenir de ce chapitre
4.5 Corrigé des exercices de ce chapitre
5 Dynamique du point
5.1 Point matériel. Référentiels galiléens
5.2 Système isolé de deux points matériels en interaction
5.2.1 Masse et quantité de mouvement
5.2.2 Force. Action et réaction
5.2.3 Changement de référentiel
5.3 Moment cinétique
5.3.1 Définition et propriétés
5.3.2 Moment dynamique
5.3.3 Conservation du moment cinétique
5.4 Energie cinétique
5.4.1 Définition
5.4.2 Puissance
5.4.3 Energie potentielle
5.4.4 Travail et énergie mécanique
5.5 Limites du modèle
5.6 Un mot de la mécanique rationnelle
5.7 Exemples de mouvements
5.7.1 Mouvements unidirectionnels avec une force dépendant de la position
5.7.2 Visualisation graphique du cas précédent
5.7.3 Une autre visualisation graphique du cas précédent : l’espace des phases
5.7.4 Exercice : chute d’un astéroïde sur la Terre
5.7.5 Exercice : mouvement unidirectionnel avec frottement fluide non linéaire
5.7.6 Exercice : mouvement tridirectionnel avec frottement fluide linéaire
5.7.7 Exercice : mouvement d’un électron dans un champ magnétique uniforme
5.7.8 Exercice : Spectromètre de masse et cyclotron
5.7.9 Exercice : comment piéger dans le vide une particule élémentaire chargée ?
5.8 A retenir de ce chapitre
5.9 Corrigé des exercices de ce chapitre
6 Référentiel géocentrique ou héliocentrique ?
6.1 Le modèle de Ptolémée
6.2 La rétrogradation et la méthode des épicycles
6.3 Le modèle de Copernic
6.4 Indications sur la loi de gravitation universelle
6.5 Du référentiel de Copernic à celui de Foucault ; les marées
6.5.1 Le référentiel de Foucault
6.5.2 Ordres de grandeur
6.5.3 Les marées
6.5.4 Exercice : limite de Roche d’un astre
6.6 Du référentiel de Foucault au référentiel terrestre ; le champ de pesanteur
6.6.1 Jour sidéral et jour solaire
6.6.2 La pesanteur
6.6.3 Loi de la dynamique dans le référentiel terrestre
6.7 Mise en évidence de la force de Coriolis
6.7.1 Exercice : déviation vers l’est dans une chute libre
6.7.2 Exercice : le pendule de Foucault
6.8 A retenir de ce chapitre
6.9 Corrigé des exercices de ce chapitre
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