la physique de base table des matieres

LA PHYSIQUE DE BASE
CLAUDE JEANPERRIN
TABLE DES MATIERES
AVANT-PROPOS 5
GENERALITES 9
I- LOIS ET FORMULES EN SCIENCES PHYSIQUES 10
II- NOTION DE CHIFFRE SIGNIFICATIF; CALCULS PHYSIQUES 10
A - Limite de la connaissance d'une grondeur mesurée 10
B - Ecriture d'un résultat de mesure; chiffres significatifs 12
C - Calculs utilisant des résultats de mesures 13
D - Différence entre calcul arithmétique et calcul physique 15
E - Règles pratiques d'écriture d'un résultat de calcul physique 16
a) méthode de base 16
b) utilisation des multiples de l'unité et des puissances de 10 18
F - Quelques nuances 18
G - Calculette ou pas calculette? 19
III - NOTION DE DIMENSION PHYSIQUE; HOMOGENEITE DES FORMULES: UNITES 20
A - Dimension physique 20
a) exemple 20
b) généralisation 22
B - Homogénéité des relations en physique 23
C - Quelques (bons) conseils 24
D - Cos particulier à ne pas oublier: les grondeurs sons dimension 25
E - Grondeurs mesurables et grondeurs repérables. Unités 25
a) notion de grandeur mesurable 25
b) notion d'unité 25
c) différence entre dimension et unité 27
d) choix d'un système d'unités ; unités dérivées ; multiples et sous- multiples 27
e) grandeurs repérables 28
f) cas des grandeurs sans dimension 30
OPTIQUE GEOMETRIQUE 37

I - DEFINITION DE L'OPTIQUE GEOMETRIQUE 37
Il - SOURCES ET RECEPTEURS 37
A - Sources de lumière 37
B - Récepteurs de lumière 39
III- NOTION EXPERIMENTALE DE RAYON LUMINEUX; LIMITES DE CETTE NOTION 40
A - Ombre d'un objet 40
B - Expérience de la chambre noire 41
C - Vitesse de la lumière 43
IV - ETUDE DU MIROIR PLAN 45
A - Définitions 45
B - Expérience 45
C - Interprétation de l'expérience 47
D - Construction de l'image d'un objet dans un miroir 47
E - Lois de Descartes pour la réflexion 48
V - IMAGES REELLES; IMAGES VIRTUELLES 50
VI- STIGMATISME, STIGMATISME APPROCHE 51
VII - REFRACTION DE LA LUMIERE 51
A - Expérience 51
B - Etude de la réfraction. Lois de Descartes 52
a) notion de dioptre 52
b) dispositif expérimental 52
c) résultats expérimentaux ; lois de Descartes 54
d) interprétation physique de l'indice de réfraction 55
e) indices de réfraction absolus et relatifs 56
VIII - ANALYSE DE LA LUMIERE (Etude sommaire) 57
A- Expérience 57
B - Interprétation 58
C - Lumière visible et autres radiations 59
X - ETUDE DES LENTILLES SPHERIQUES MINCES 59
A- Généralités 59
B - Conditions de Gauss 61
C - Etude expérimentale des lentilles convergentes 62
D - Construction géométrique d'une image donnée par une lentille convergente 67
a) la source est entre /'infini et le plan focal objet 68
b) la source est entre le plan focal objet et la lentille 69
c) la source est située après la lentille 70
E - Etude quantitative des lentilles convergentes 72
a) la source est entre l'infini et le plan focal objet 72
b) la source est entre le plan focal objet et la lentille 74
c) la source est située après la lentille 76
d) cas général; conventions de signe 76
F - Association de deux lentilles 78
G - A propos des lentilles divergentes 79
EXERCICES 82
PROPRIETES DE LA MATIERE 109
I- LES ETATS DE LA MATIERE 100
II- MASSE. MASSE VOLUMIQUE. DENSITE 100
A - Notion de masse 100
B - Masse volumique 113
C - Densité d'un corps 113
III - NOTION DE TEMPERATURE; THERMOMETRIE 114
A - Chaud-froid" et température 114
B - Utilisation du phénomène de dilatation 114

B - Utilisation du phénomène de dilatation 114
C - Recherche de points fixes en température 115
D - Définition d'une échelle des températures 116
E - Les thermomètres sont-ils d'accord entre eux? 117
F - La température est-elle une grandeur mesurable ? 117
G - Echelle absolue des températures 118
IV - NOTION DE QUANTITE DE CHALEUR; CHALEUR MASSIQUE ET CAPACITE
CALORIFIQUE 118
A - Quantité de chaleur 118
B - Chaleur massique d'un corps 119
V -CHALEURS LATENTES DE CHANGEMENT D'ETAT 122
A - Expérience 122
B - Interprétation 122
C - Chaleur latente de fusion de la glace 123
D - Chaleur latente de vaporisation 123
VI- ETUDE DE LA DILATATION DES SOLIDES ET DES LIQUIDES 123
A - Expériences 123
B - Coefficient de dilatation linéaire 124
C - Coefficient de dilatation volumique 124
D - Dilatation d'une cavité 126
E - Conséquence: dilatation apparente d'un liquide 128
VII - ETUDE DE LA "DILATATION" DES GAZ 129
A - Notion de pression 130
B - Lois des gaz parfaits 131
C - Cas d'un mélange de gaz 136
EXERCICES 133
MECANIQUE 147
I - LES DIFFERENTS ASPECTS DE LA MECANIQUE 147
Il - QUELQUES RAPPELS DE CINEMATIQUE 147
A- Position d'un point dans l'espace 147
B - Vitesse d'un point par rapport à un référentiel; notion de temps 149
a) vitesse moyenne d'un mobile entre deux instants 150
b) vitesse instantanée d'un mobile 151
c) accélération d'un mobile 154
III- ETUDE DE STATIQUE; EQUILIBRE DE TRANSLATION ET DE ROTATION 154
A - Caractère relatif d'un état d'équilibre 154
B - Condition d'équilibre d'un objet ponctuel 155
C - Mesure des forces 155
D - Cas d'un objet non ponctuel; centre de gravité 158
a) détermination expérimentale du centre de gravité 158
b) condition d'équilibre du centre de gravité 159
E - Equilibre de rotation autour d'un axe; notion de moment de force 160
a) le levier 160
b) la balance 163
F - Quelques compléments sur les forces 163
a) types de forces pouvant s'exercer sur les points matériels 163
b) principe de l'égalité de l'action et de la réaction (ou principe des actions mutuelles) 165
c) forces extérieures et intérieures à un système 165
IV - ETUDE DYNAMIQUE D'UN POINT MATERIEL; PRINCIPE FONDAMENTAL DE LA DYNAMIQUE 166
A- Principe d'inertie 166
B - Repères galiléens 167
C - Principe fondamental de la dynamique 168
V - TRAVAIL D'UNE FORCE; ENERGIE MECANIQUE 169
A- Notion de travail d'une force 169
B - Energie cinétique 172

B - Energie cinétique 172
C - Une autre forme d'énergie mécanique: l'énergie potentielle élastique 173
D - Généralisation de la notion d'énergie potentielle au cas de la gravitation 173
a) analyse détaillée du cas précédent 173
E - Puissance 178
EXERCICES 179
ELECTRICITE 199
I -LE COURANT CONTINU 199
A - Nature du courant continu 199
B - Conducteurs et isolants 201
C - Analogie hydraulique: différence de potentiel, intensité de courant, résistance
électrique 201
D - Mesure des grandeurs électriques. Loi d'Ohm 203
a) mesure d'une différence de potentiel 203
b) mesure d'une intensité de courant 204
c) résistance électrique; loi d'Ohm; résistivité 204
E - Montages en série 208
a) montage des résistances en série 208
b) montage de générateurs en série 209
F - Montages en parallèle 209
a) résistances en parallèle 209
b) générateurs en parallèle 210
G - Force électromotrice d'un générateur 210
H - Résistance interne d'un ampèremètre et d'un voltmètre 212
I - Energie électrique; loi de Joule 213
a) loi de Joule 273
b) puissance fournie par un générateur 274
II - LE COURANT ALTERNATIF 215
A - Principe de production 215
B - Forme de la tension alternative du .“secteur”. 216
C - Montage d'une résistance aux bornes d'un générateur alternatif. Valeurs Efficaces 218
D - Condensateur électrique; notion d'impédance; construction de Fresnel 220
E - Auto-inductance (self) ; circuit RL 223
F - Circuit "RLC série" ; résonance 225
COMPLEMENT SUR LES CONVENTIONS DE SIGNE ET LEUR UTILISATION PRATIQUE. LOIS DE KIRCHHOFF 227
I - SIGNES DES DIFFERENCES DE POTENTIEL 227
A- Cas d'un générateur de f.e.m. e 227
B - Cas d'un récepteur 228
Il - SIGNES DES COURANTS 229
III - LOIS DE KIRCHHOFF 231
A - Loi des nœuds 232
B - Loi des mailles 232
EXERCICES 234
PRECIS DE MATHEMATIQUES UTILITAIRES 253
AVERTISSEMENT 253
CONTENU DU PRECIS 254
I - QUELQUES REGLES DE CALCUL 254
A- Identités remarquables 254
B - Usage de certaines puissances (exposants) 254
C - Approximations 255
II- MESURES D'ANGLES; TRIGONOMETRIE 256
A- Mesures d'angles 256
a) notion d'angle 256
b) mesure d'angle 256
B - Les fonctions (ou lignes) trigonométriques 258

B - Les fonctions (ou lignes) trigonométriques 258
a) cas des angles du triangle rectangle 258
b) généralisation: le cercle trigonométrique 260
c) allure des fonctions trigonométriques 262
d) quelques relations entre fonctions trigonométriques 264
III- ETUDE DES FONCTIONS SCALAIRES 265
A - Notion de fonction scalaire 265
B - Dérivée d'une fonction 265
C - Primitives d'une fonction 268
D - Accroissements et différentielles 269
IV - ETUDE DES VECTEURS 271
A - Notion de vecteur géométrique 271
B - Notion de vecteur physique 272
C - Egalité (ou équipollence) de deux vecteurs 273
D - Multiplication d'un vecteur par un scalaire 274
E - Addition de deux vecteurs 274
F - Produit scalaire de deux vecteurs 275
G - Produit vectoriel de deux vecteurs 277
H - Règles de dérivation des expressions vectorielles 278
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