Références - Faculté des sciences et de génie

SERWAY. Physique I : mécanique 1
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Ré éf fé ér re en nc ce es s
TABLES DES MATIÈRES DE LIVRES
SERWAY, Raymond A. (1988). Physique I : mécanique, 2e édition, Montréal, Éditions HRW ltée,
422 p.
Table des matières
1 Introduction : la physique et les mesures ........................................1
1.1 Étalons de longueur, de masse et de temps ...............................................2
1.2 Densité et masse atomique...................................................................6
1.3 Analyse dimensionnelle.......................................................................8
1.4 Conversion en unités de base SI ........................................................... 10
1.5 Calcul des ordres de grandeur ............................................................. 10
1.6 Chiffres significatifs ......................................................................... 11
1.7 Notation mathématique .................................................................... 13
1.8 Résumé........................................................................................ 14
2 Les vecteurs ........................................................................... 17
2.1 Systèmes de coordonnées et cadres de référence...................................... 17
2.2 Vecteurs et scalaires ........................................................................ 19
2.3 Quelques propriétés des vecteurs......................................................... 20
2.4 Composantes d'un vecteur et vecteurs unitaires........................................ 23
2.5 Les forces ..................................................................................... 27
2.6 Résumé........................................................................................ 29
3 Mouvement rectiligne ............................................................... 34
3.1 Vitesse moyenne............................................................................. 35
3.2 Vitesse instantanée.......................................................................... 36
3.3 Accélération.................................................................................. 40
3.4 Mouvement rectiligne à accélération constante ........................................ 42
3.5 Corps en chute libre......................................................................... 46
3.6 Résumé........................................................................................ 50
4 Mouvement dans deux dimensions ............................................... 59
4.1 Vecteur position, vecteur déplacement, vecteur vitesse et vecteur accélération.59
4.2 Mouvement dans deux dimensions et à accélération constante ...................... 62
4.3 Mouvement d'un projectile................................................................. 65
4.4 Mouvement circulaire uniforme ........................................................... 72
4.5 Accélération tangentielle et accélération radiale dans un mouvement curviligne 74
4.6 Vitesse relative et accélération relative ................................................. 76
4.7 Résumé........................................................................................ 79
5 Lois du mouvement .................................................................. 86
5.1 Introduction à la mécanique classique ................................................... 86
5.2 Notion de force .............................................................................. 87

Tables des matières de livres
SERWAY. Physique I : mécanique 2
5.3 Première loi de Newton et systèmes inertiels........................................... 89
5.4 Masse inertielle .............................................................................. 91
5.5 Deuxième loi de Newton.................................................................... 92
Unités de force et de masse ............................................................................ 93
5.6 Poids........................................................................................... 94
5.7 Troisième loi de Newton.................................................................... 95
5.8 Quelques applications des lois de Newton ............................................... 96
5.9 Force de frottement........................................................................ 105
5.10 Résumé....................................................................................... 109
Importance des diagrammes des forces .............................................................110
6 Forces dans la nature et diverses applications des lois de Newton......119
6.1 Loi de l'attraction universelle de Newton............................................... 120
6.2 Mesure de la constante gravitationnelle ................................................ 121
6.3 Masse inertielle et masse gravitationnelle.............................................. 122
6.4 Pesanteur et force gravitationnelle...................................................... 124
6.5 Forces électrostatiques .................................................................... 125
6.6 Forces nucléaires ........................................................................... 127
6.7 Application de la deuxième loi de Newton au mouvement circulaire uniforme... 128
6.8 Mouvement circulaire non uniforme ..................................................... 131
6.9 Mouvement dans des référentiels accélérés............................................ 132
6.10 Mouvement en présence de forces de frottement fluide ............................. 135
Frottement fluide proportionnel à la vitesse ......................................................135
Résistance de l'air .......................................................................................137
6.11 Résumé....................................................................................... 138
7 Travail et énergie ...................................................................145
7.1 Introduction ................................................................................. 145
7.2 Travail effectué par une force constante ............................................... 146
7.3 Produit scalaire de deux vecteurs........................................................ 148
7.4 Travail effectué par une force variable : situation dans une dimension ........... 150
Travail effectué par un ressort .......................................................................152
7.5 Travail et énergie cinétique .............................................................. 156
7.6 Puissance..................................................................................... 161
7.7 Énergie et véhicules automobiles ........................................................ 163
7.8 Résumé....................................................................................... 168
8 Énergie potentielle et conservation de l'énergie ............................174
8.1 Forces conservatives et forces non conservatives ..................................... 174
Forces conservatives ....................................................................................174
Forces non conservatives...............................................................................176
8.2 Énergie potentielle......................................................................... 177
8.3 Conservation de l'énergie mécanique.................................................... 178
8.4 Énergie potentielle gravitationnelle près de la surface de la Terre ................ 179
8.5 Forces non conservatives et théorème de l'énergie cinétique ....................... 183
8.6 Énergie potentielle d'un ressort .......................................................... 186
8.7 Relation entre les forces conservatives et l'énergie potentielle..................... 189
8.8 Diagrammes d'énergie et stabilité de l'état d'équilibre ............................... 190
8.9 Équivalence masse-énergie................................................................ 192
8.10 Conservation de l'énergie en général .................................................... 196

Tables des matières de livres
SERWAY. Physique I : mécanique 3
8.11 Énergie des marées......................................................................... 197
8.12 Résumé....................................................................................... 200
9 Quantité de mouvement et collisions...........................................208
9.1 Quantité de mouvement et impulsion ................................................... 208
9.2 Conservation de la quantité de mouvement d'un système composé de
deux particules.............................................................................. 212
9.3 Collisions..................................................................................... 215
9.4 Collisions le long d'un axe ................................................................. 217
Collisions parfaitement inélastiques.................................................................217
Collisions élastiques.....................................................................................219
9.5 Collisions dans un plan..................................................................... 221
9.6 Centre de masse ............................................................................ 223
9.7 Mouvement d'un système de particules ................................................. 227
9.8 Propulsion d'une fusée ..................................................................... 230
9.9 Résumé....................................................................................... 232
10 Rotation d'un corps rigide autour d'un axe fixe..............................241
10.1 Vitesse angulaire et accélération angulaire ............................................ 241
10.2 Cinématique de rotation : mouvement de rotation à accélération
angulaire constante ........................................................................ 245
10.3 Relations entre les quantités angulaires et les quantités linéaires.................. 246
10.4 Énergie cinétique de rotation............................................................. 248
10.5 Calcul de moment d'inertie d'un corps rigide........................................... 251
10.6 Moment de force............................................................................ 255
10.7 Relation entre moment de force et accélération angulaire .......................... 256
10.8 Travail et énergie dans le mouvement de rotation .................................... 259
Théorème de l'énergie cinétique dans le mouvement de rotation .............................260
10.9 Résumé....................................................................................... 264
11 Vecteurs moment cinétique et moment de force............................271
11.1 Produit vectoriel et moment de force................................................... 271
11.2 Moment cinétique d'une particule........................................................ 275
11.3 Moment cinétique et moment de force d'un système de particules................. 277
11.4 Conservation du moment cinétique...................................................... 282
11.5 Mouvement des gyroscopes et des toupies.............................................. 286
11.6 Roulement d'un solide...................................................................... 288
11.7 Le moment cinétique en tant que quantité fondamentale........................... 292
11.8 Résumé....................................................................................... 293
12 Équilibre statique d'un corps rigide.............................................302
12.1 Conditions d'équilibre d'un corps rigide ................................................. 303
12.2 Centre de gravité ........................................................................... 306
12.3 Exemples de corps rigides en état d'équilibre statique ............................... 308
12.4 Résumé....................................................................................... 313
13 Mouvement oscillatoire ............................................................319
13.1 Mouvement harmonique simple........................................................... 320
13.2 Masse reliée à un ressort .................................................................. 324
13.3 Énergie de l'oscillateur harmonique simple............................................. 329

Tables des matières de livres
SERWAY. Physique I : mécanique 4
13.4 Pendule ...................................................................................... 331
Le pendule simple .......................................................................................331
Le pendule composé.....................................................................................333
Le pendule de torsion...................................................................................335
13.5 Comparaison entre le mouvement harmonique simple et le mouvement
circulaire uniforme ......................................................................... 336
13.6 Oscillations amorties....................................................................... 337
13.7 Oscillations forcées......................................................................... 339
13.8 Résumé....................................................................................... 342
14 Loi de la gravitation universelle .................................................349
14.1 Lois de Kepler ............................................................................... 350
14.2 Loi de la gravitation universelle et mouvement des planètes........................ 351
Troisième loi de Kepler.................................................................................352
Deuxième loi de Kepler et conservation du moment cinétique .................................353
14.3 Champ gravitationnel ...................................................................... 355
14.4 Énergie potentielle gravitationnelle ..................................................... 356
14.5 Énergie associée aux mouvements de planètes et de satellites ..................... 360
Vitesse de libération ....................................................................................361
14.6 Force gravitationnelle entre un corps étendu et une particule...................... 363
14.7 Force gravitationnelle entre une particule et une masse sphérique................ 365
Coquille sphérique.......................................................................................365
Sphère pleine.............................................................................................366
14.8 Effet gravitationnelle d'une distribution sphérique de la masse..................... 368
À l'extérieur de la coquille.............................................................................369
À l'intérieur de la coquille .............................................................................370
14.9 Résumé....................................................................................... 370
Annexes ......................................................................................376
A Tableaux ..................................................................................... 376
B Notions mathématiques.................................................................... 384
C Calcul du déplacement en fonction de la vitesse...................................... 398
D Cinématique au moyen du calcul différentiel et intégral ............................ 401
Ce document est tiré du site http://www.fsg.ulaval.ca/opus, les Outils Pédagogiques Utiles en Sciences (OPUS).
© Chaire CRSNG/Alcan pour les femmes en sciences et génie au Québec Dernière mise à jour : 5 mai 2003