Mcanique MIAS PHYSIQUE

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Mécanique MIAS PHYSIQUE

• La Physique cherche à décrire par des lois
  simples et quantitatives le monde qui nous
  entoure et à prédire des phénomènes nouveaux,
  confronter ces hypothèses à lexpérience et
  déboucher sur des dispositifs ou matériaux
  nouveaux.
• La mécanique consiste en létude des forces entre
  les corps et des mouvements que ces forces
  induisent. Dans ce cours nous étudierons
  principalement la mécanique du point (point
  matériel objet ponctuel doté dune masse, par
  opposition au corps solide).

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Mécanique MIAS PHYSIQUE

• Introduction
• Unités et Systèmes de Mesure
• Interactions et Forces
• Analyse Dimensionnelle et ordres de grandeur
• Cinématique
• Position, repère,mouvement, trajectoire,vitesse,ac
  célération
• Cinématique
• Accélération, changement de référentiel
• Quantité de mouvement
• Centre de masse, conservation,chocs
• Dynamique I,II,III
• lois de Newton
• oscillateur harmonique libre et amorti
• Moment cinétique
• Conservation du moment cinétique
• Énergie, travail
• Conservation de lénergie, forces conservatives,
• Champ de forces centrales

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Interactions Fondamentales
La physique étudie les diverses interactions
entre les objets, seulement quatre forces
élémentaires permettent d'expliquer tous les
comportements des particules (toutes les autres
forces peuvent être déduites de ces interactions
fondamentales).
interaction gravitationnelle force entre deux
masses, gravitation (intensité relative 10-39)
interaction coulombienne force entre deux
charges (intensité relative 10-3)
interaction forte force entre constituants
(nucléons) du noyau (intensité relative 1)
interaction faible force entre particules
légères (leptons, neutrinos, muons...),
responsable de la radioactivité b (I.R. 10-14). 
Ces interactions décrivent la force entre deux
particules (interaction à deux corps).
Certains travaux théoriques tendent vers une
unification de ces quatre interactions en une
seule de laquelle découleraient toutes les forces.
Remarque certaines forces telles que le
frottement ou la force élastique d'un ressort
sont appelées forces non élémentaires bien
qu'elles découlent d'une des interactions
élémentaires. En fait elles représentent une
"moyenne statistique" de forces élémentaires
qu'exerce un ensemble de particules (le milieu)
sur une particule.
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QUELQUES CONSTANTES UTILES

• Les grandeurs employées pour exprimer les lois de
  la physique masse, temps, vitesse, densité, champ
  magnétique, force ne sont pas toutes
  indépendantes ( par exemple la vitesse
  longueur/temps ) et on choisit parmi toutes ces
  grandeurs physiques celles que lon appellera
  grandeurs fondamentales. Les autres grandeurs
  sen déduiront et sont alors des grandeurs
  dérivées.
• pour chacune des grandeurs fondamentales nous
  choisirons un étalon, invariable et accessible au
  plus grand nombre des scientifiques. 
• le choix des grandeurs fondamentales nest pas
  unique ? cest un choix international qui repose
  sur un consensus. Il y a 7 grandeurs
  fondamentales dans le Système International SI
• m mètre, kg kilogramme, s seconde, A Ampère, K
  Kelvin, mole, cd candela

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• En mécanique les grandeurs fondamentales sont
• le mètre m
• la seconde s
• le kilogramme kg

• LONGUEUR  étalon du mètre
•  Cest la longueur du trajet parcouru dans le
  vide par les ondes électromagnétiques planes
  pendant une durée de 1/299 792 458 seconde.

Cette définition remplace, depuis 1983, le mètre
étalon du Bureau International des Poids et
Mesures (Paris préservé de façon tacite pendant
la guerre! ).

• TEMPS étalon de la seconde
•  Durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation
  correspondant à la transition entre les deux
  niveaux hyperfins de létat fondamental de
  latome 133Cs (1967).

•  MASSE étalon du kilogramme
•  Cest la masse dun étalon de platine irridié
  conservé au BIPM. seul étalon actuel construit
  par lhomme.

A léchelle atomique, un autre étalon est la
masse du carbone 12 qui a, par convention, une
valeur de 12uma (1uma 1,67 1O-27 kg). 
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Ordres de Grandeur

1 fermi
1 ?
1 µm
1 m
1 km
6000 km
3 10 5 km
150 10 6 km
1 année lum.
10-15
10-10
10-6
10 3
Rayon Terre
Terre-Lune
Terre-Soleil
Astronomie
noyau
atome
cellule
1 année lumière 1 A.l distance parcourue par
la lumière en 1 an 365 x 86400 x 3 108
9,47 1015 m La distance Terre-Soleil vaut 8
minutes lumière 8 x 60 x 3 108 1,5 1011 m
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Ordres de grandeur LONGUEUR

• galaxie la plus lointaine 1028 m
• diamètre de notre galaxie 1022 m
• étoile la plus proche 4 1016 m
• diamètre du Soleil 10 9 m
• distance Terre Soleil  DT-S 1011 m
• rayon de la Terre  RT 6,4 10 6 m
• DT-S /RT 1,56 10 4
• hauteur de lEverest 9 10 3 m
• diamètre dune amibe géante 2 10-4 m
• longueur donde (visible) 5 10-7 m
• diamètre dun virus 10-8
  m
• diamètre de lADN 2 10-9 m
• rayon de latome dHydrogène 5,29 10-11m
• rayon dun noyau atomique  RN 10-15 m
• De-N /RN 5,9 10 4

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Ordres de grandeur MASSE

• Galaxie 2 1041 kg
• Soleil 2 1030 kg
• Terre 6 1024 kg
• Eléphant 5 10 3 kg
• Virus 2 10-13 kg
• Molécule de pénicilline 5 10-17 kg
• Atome duranium 4 10-26 kg
• Proton 1,67 10-27 kg
• Electron 9 10-31 kg

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Ordres de grandeur TEMPS

• Age de la Terre 1017 s
• Age des pyramides 1011 s
• Espérance de vie humaine 2 109 s
• Rotation de la Terre/Soleil 3 107 s
• Entre deux battements de cur 8 10 -1 s
• Demi-vie dun muon 2 10 -6 s
• Période des micro-ondes 10 -10 s
• Période des rayons g 4 10 -27 s

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ATOMISTIQUE

• c vitesse de la lumière dans le vide
  2,99792458 108 ms-1
• eo permittivité du vide 8,854187817 10-12 J-1
  C2m-1
• e charge élémentaire 1,60217733 10-19 C
• h constante de Planck 6,6260755 1 0-34 J.s
• u unité de masse atomique 1/12 masse dun
  atome de 12C
• 1,6605402 10-27 Kg 931,49432 MeV/c2
• me masse de lélectron au repos 9,1093897
  10-31 Kg
• mp masse du proton 1,0072764470 u 1,6726231
  10-27 Kg
• 1836,152701 me
• mN masse du neutron 1,008664904 u 1,6749286
  10-27 Kg
• N nombre dAvogadro 6,0221367 1023
  molécules/mol
• R? constante de Rydberg 1,0973731 10 7 m-1
• E0 énergie de latome H dans son état
  fondamental 13,6056981 eV
• 2,1798741 10-8 J
• a0 rayon de la première orbite de Bohr
  0,529177249 10-10 m

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THERMODYNAMIQUE

• R constante des gaz parfaits 8,31451 J K-1
  mol-1
• 1,9872 cal K-1 mol-1
• Masse molaire moyenne de lair sec 28,966 g
  mol-1
• Température de fusion de la glace 273,15 K
  0C
• Conditions standard P 1 Bar, T 25C 298,15
  K
• Volume molaire du gaz parfait dans les conditions
  standard Vm 24,463 L mol-1
• Conditions normales P 1 Atm, T 0C 273,15
  K
• Volume molaire du gaz parfait dans les conditions
  normales Vm 22,414 L mol-1
• Faraday F Ne 9,6485 10 4 C mol-1  
• CONVERSIONS ENTRE UNITES
• Unité légale dénergie, le Joule, 1 cal4,184J
• 1eV 1,6 1019 J ? 96,485 kJ mol-1 23,057 kcal
  mol-1
• Unité légale de pression, le Pascal.
• 1 Bar10 5 Pa
• 1 Atm 1,0133 bar 1,0133 10 5 Pa 1013
  hectoPascal 760,00 Torr
•  1 torr 1mm de Hg
•  

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Analyse Dimensionnelle

• unités de mesure grandeurs conventionnelles et
  abstraites, choisies pour représenter des
  grandeurs physiques mesurables, telles que la
  masse, le temps, la longueur. On définit en
  général l'unité par une constante naturelle, par
  une expérience dont les modalités sont fixées à
  l'avance, ou par une relation entre l'unité à
  définir et les unités préexistantes. Par exemple,
  à partir des unités ?mètre? (unité de longueur)
  et ?seconde? (unité de temps), on définit le
  ?mètre par seconde? (m/s) pour représenter la
  vitesse. Certaines grandeurs, rapport de deux
  grandeurs de même espèce (comme par exemple le
  rapport de deux vitesses, ou indice de
  réfraction), sont dites sans dimension et leur
  unité cohérente est le nombre 1.
• Analyse dimensionnelle emploi des équations
  aux dimensions des grandeurs physiques pour
  vérifier l'homogénéité des formules et en établir
  la forme algébrique.
• À chaque grandeur fondamentale est affecté un
  symbole dimensionnel  L pour la longueur, M pour
  la masse, T pour le temps. La relation entre une
  grandeur dérivée et les grandeurs de base
  s'exprime par sa formule dimensionnelle. Ainsi,
  la vitesse a pour dimension LT-1.