Chapitre #1: Introduction

Physique mécanique (NYA)
Chapitre 1: Introduction
1.1 Qu’est-ce que la physique ?
Les trois domaines de la physique classique:
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Mécanique classique
Thermodynamique
Électromagnétisme
Les trois domaines de la physique moderne:
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La relativité restreinte
La mécanique quantique
La relativité générale
Les quatre interactions fondamentales:
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L’interraction gravitationnelle
L’interraction électromagnétique
L’interraction nucléaire forte
L’interraction nucléaire faible
1.2 Notions, modèles et théories
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Une notion est une idée ou une grandeur physique dont on se sert pour analyser les
phénomènes physiques. Exemples: espace, longueur, temps, masse. accélération,
force, énergie, température et charge électrique.
On peut définir une grandeur physique par la méthode employée pour la mesurer
(définitions opérationnelles).
Une loi est une relation mathématique entre des grandeurs physiques (Ex. F = kx,
F = ma, Loi de la gravitation).
Alors qu'une loi peut se limiter à un domaine restreint de la physique, un
principe est un énoncé très général sur le fonctionnement de la nature (Ex.
principe de conservation de l’énergie, principe de la relativité).
Un modèle est une analogie ou une représentation pratique d'un système physique
(Ex. Le planétaire. La Terre et la Lune comme des objets ponctuels. La lumière
comme un écoulement de particules ou comme une onde).
• Une théorie part d'une combinaison de principes, d'un modèle et de
postulats pour tirer des conclusions particulières ou des lois (Ex. la théorie
de la gravitation). Une théorie physique doit faire des prévisions précises et
vérifiables.
1.3 Les unités
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La valeur d'une grandeur physique s'exprime en fonction de l’unité de mesure
(m, s, kg, N) lequel est défini par un étalon de mesure. L’unité est le symbole
qui représente l’étalon. À chaque unité fondamentale doit correspondre un
étalon précis.
Définitions de chacun des étalons du système SI:
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L'unité SI de masse (1 kg) est définie comme étant la masse d'un cylindre en
platine iridié déposé au Bureau international des poids et mesures, à Sèvres, en
France.
La seconde (1 s) est définie à partir d'une radiation émise par l'atome de
césium 133. Plus précisément, une seconde équivaut à 9 192 631 770
vibrations de cette radiation.
Le mètre (1 m) fut défini à l'origine (au XVIII siècle) comme la dix
millionième partie de la distance entre l'équateur et le pôle Nord. Le mètre fut
à nouveau redéfini, cette fois-ci par la distance parcourue par la lumière en
1 /299 792 458 seconde dans le vide.
Exemples:
203  NYA
Ch.1
E3
3
 1102 cm   1103 kg 
1g
g
3
3

1 3
  110 kg m
 
3
cm
 cm   1m   1g 
1 m  1102 cm
1 g  1103 kg
203  NYA
a)
Ch.1
E5
1 a.l.  c  t1an  3 105 km s   365  24  60  60 s   9.46 1012 km
c  3 108 m s  3 105 km s
b)
 m   1UA   3600 s 
c  3 108    
   1 h   7.20 UA h
11
s
1,5

10
m
  
 

Exemple
203  NYA
Ch.1 E 43
1UA
tg 1" 
1 parsec
1UA
1
5
1 parsec 

UA

2.06

10
UA
"
tg 1 tg 1 3600 
1.4 La notation en puissances de dix
et les chiffres significatifs
• Les zéros de droite sont comptés dans les chiffres significatifs, mais
pas ceux de gauche,
• Les zéros d droite qui déterminent un nombre entier ne sont pas
nécessairement significatifs.
• Dans le cas des produits et des quotients, le résultat final doit avoir le
même nombre de chiffres significatifs que celui des facteurs qui a le
moins de chiffres significatifs
•
Dans les additions et les soustractions, on ne gardera que le nombre de
décimales de la valeur qui en a le moins.
1.7 Les référentiels et les systèmes
de coordonnées
•
•
•
•
La position d'un corps ne peut être définie que par rapport à un
référentiel, c'est-à-dire un système de référence matériel (Ex.
Terre, table, bateau, avion).
La position est alors exprimée par rapport à un système de
coordonnées, qui est constitué d'un ensemble d'axes dont
chacun correspond à une direction dans l'espace et qui est
considéré comme fixe par rapport au référentiel.
Dans un système de coordonnées cartésiennes, les 3 axes sont
notés x, y et z. Ils sont perpendiculaires entre eux et se coupent
à l'origine.
Dans un système de coordonnées planes polaires, les
coordonnées sont la longueur de la droite OP,
représentée par la variable r à la figure 1.9, et l'angle Θ
qu'elle forme avec une orientation de référence.
1.7 (suite)
Système de coordonnées cartésien
Le croisement des deux axes à
leurs origines respectives
marque le point appelé
l'origine du système d'axes et
est souvent désigné par la
lettre O. Tout point dans le
plan peut être situé par rapport
à l'origine du système d'axes
en utilisant des projections
abaissées à partir de ce point
vers chacun des axes (une
projection est une droite tracée
à partir du point vers l'axe et
perpendiculairement à cet
axe). La distance mesurée à
partir de l'origine de l'axe
jusqu'au pied de la projection
d'un point est la coordonnée de
ce point sur cet axe.
P1 = (3 ; 2)
P3 = (-5 ; -2)
1.7 (suite)
Système de coordonnées polaire
En coordonnées polaires, un vecteur est repéré par une grandeur et un angle
mesuré en tournant dans le sens antihoraire depuis l’axe des x positif.
1.7 (suite)

Cartésien A  ( A ; A )

Polaire A  ( A; )
Conversions
x
y
• Le passage de polaire à cartésien, si l’angle
est trigonométrique :

A  ( A cos ; A sin )
• Le passage de cartésien à polaire est plus
délicat en raison de l’arc tangente.

A
A  ( A  A ; arctg ( ))
A
2
2
x
y
x
y