Formules importantes de physique
1. Symboles utilisés
x: distance [m]
t: temps [s]
v: vitesse [m / s]
a: accélération [m / s2]
F: force [N = kg m / s2]
m: masse [kg]
w: poids [N]
τ: moment de force [N m]
ω: vitesse angulaire [rad / s]
α: accélération angulaire [rad / s2]
I: moment d'inertie
W: travail [J = N m]
P: puissance [W = J / S]
p: quantité de mouvement
E: module de Young
2. Constantes
G: 6.67 10-11 N(m)2(kg)-2
3. Formules
• Chapitre 1: mouvement rectiligne
- vitesse constante
v (moyenne) = x/t = x(2) - x(1) / t(2) - t(1)
v (instantanée) = dx / dt
- augmentation linéaire de la vitesse
a (moyenne) = v / t
Plan incliné (θ) = g sin (θ)
v = v0 + at
x = v0 t + 1/2 a (t)2
v (moyenne) = 1/2 (v0 + v)
x = 1/2 (x0 + x) t
v2 = v02 + 2 a x
- à la surface de la Terre: g = 9.81 m/s2
• Chapitre 2: mouvement dans deux dimensions
- vecteurs
v = v(x) + v(y)
a = a(x) x + a(y) y
- mouvement d'un objet
x = v0(x) t + 1/2 a(x) (t)2
y = v0(y) t + 1/2 a(y) (t)2
v(x) = v0(x) + a(x) t
v(y) = v0(y) + a(y) t
- projectiles
a(x) = 0
a(y) = -g
- mouvement rectiligne uniforme (MRU)
x = v0 x t
v(x) = v0(x)
- mouvement rectiligne uniformément accéléré (MRUA)
y = v0(y) t - 1/2 g (t)2
v(y) = v0(y) - g t
ces formules sont utilisables pour décrire le saut des
animaux
- projectiles en biomécanique
portée = 2(v0)2 sin(θ) cos(θ) / g = [(v0)2 / g] sin (2θ)
t = 2 v0(y) / g
portée sur un plan horizontal: 2 v(0x) v(0y) / g
hauteur maximum: v(0)2 sin (2θ) / 2g
portée maximum: v(0)2 sin (2θ) / 2g
- compléments
v = (v x2 + v y2)
a = (a x2 + a y2)
• Chapitre 3: les lois de Newton
F = m a
L'accélération a la même direction que la force.
- force gravitationnelle
w = m g
- force de gravitation entre deux masses
F = G m m' / x2
- poids effectif:
w(e) = m g - m a
• Chapitre 4: statique
- moment de force
τ = r F sin (α)
- à l'équilibre
F = 0 et τ = 0
- avantage mécanique (AM)
AM: FR / FA
FR: force résultante
FA: force appliquée
- si les forces sont perpendiculaires au levier
AM = x(A) / x(R)
- leviers
w(1) / w(2) = x(2) / x(1)
- centre de gravité
x = x(1) w(1) + x(2) w(2) + x(3) w(3) + …
- poulies
AM = w / FA
proportionnel au nombre de cordes parallèles supportant la
poulie à laquelle le poids est attaché.
• Chapitre 5: mouvement circulaire
a(r) = v2 / r
F = m a(r) = m v2 / r
- position angulaire
θ = s / r [rad]
1 rad = 360° / 2 = 57.3°
1 tour = 2 rad = 360°
- vitesse angulaire
ω = θ / t
- vitesse linéaire d'un point d'objet en rotation
v = rω [m/s]
- accélération angulaire
α = ω / t
- accélération tangentielle
a(T) = r α
a(r) = v2 / r = -ω2 r
a = a(r) + a(T)
donc, en cas de mouvement circulaire:
v -> ω
x -> θ
a -> α
- moment d'inertie
I = m(1) r(1)2 + m(2) r(2)2 + …
τ = I α
la formule est comparable à F = m a
• Chapitre 6: travail, énergie et puissance
- travail:
W = F x cos (θ)
- énergie cinétique (K)
K = K0 + W
K = 1/2 m v2
- énergie potentielle (U)
U = m g h
W(grav) = - m g (h-h0)
U - U0 = - W(grav)
K + U = K0 + U0 + W(externe)
- puissance
P(moyenne) = W / t
P = dW / dt
• Chapitre 7: quantité de mouvement et moment
cinétique
- quantité de mouvement
p = m v
- impulsion
F t = p' - p
- conservation de la quantité de mouvement
p(1) + p(2) = p(1)' + p(2)'
si les forces externes sont nulles
- collision complètement inélastique
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