Références - Faculté des sciences et de génie
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Références TABLES DES MATIÈRES DE LIVRES SERWAY, Raymond A. (1988). Physique I : mécanique, 2e édition, Montréal, Éditions HRW ltée, 422 p. Table des matières 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 2 Introduction : la physique et les mesures ........................................1 Étalons de longueur, de masse et de temps ............................................... 2 Densité et masse atomique................................................................... 6 Analyse dimensionnelle ....................................................................... 8 Conversion en unités de base SI ........................................................... 10 Calcul des ordres de grandeur ............................................................. 10 Chiffres significatifs ......................................................................... 11 Notation mathématique .................................................................... 13 Résumé ........................................................................................ 14 Les vecteurs ........................................................................... 17 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Systèmes de coordonnées et cadres de référence ...................................... Vecteurs et scalaires ........................................................................ Quelques propriétés des vecteurs ......................................................... Composantes d'un vecteur et vecteurs unitaires........................................ Les forces ..................................................................................... Résumé ........................................................................................ 3 Mouvement rectiligne ............................................................... 34 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Vitesse moyenne ............................................................................. Vitesse instantanée.......................................................................... Accélération .................................................................................. Mouvement rectiligne à accélération constante ........................................ Corps en chute libre......................................................................... Résumé ........................................................................................ 4 Mouvement dans deux dimensions ............................................... 59 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 5 5.1 5.2 Vecteur position, vecteur déplacement, vecteur vitesse et vecteur accélération. Mouvement dans deux dimensions et à accélération constante ...................... Mouvement d'un projectile................................................................. Mouvement circulaire uniforme ........................................................... Accélération tangentielle et accélération radiale dans un mouvement curviligne Vitesse relative et accélération relative ................................................. Résumé ........................................................................................ 17 19 20 23 27 29 35 36 40 42 46 50 59 62 65 72 74 76 79 Lois du mouvement .................................................................. 86 Introduction à la mécanique classique ................................................... 86 Notion de force .............................................................................. 87 SERWAY. Physique I : mécanique 1 Tables des matières de livres 5.3 5.4 5.5 Première loi de Newton et systèmes inertiels........................................... 89 Masse inertielle .............................................................................. 91 Deuxième loi de Newton.................................................................... 92 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 Poids ........................................................................................... 94 Troisième loi de Newton.................................................................... 95 Quelques applications des lois de Newton ............................................... 96 Force de frottement........................................................................ 105 Résumé ....................................................................................... 109 Unités de force et de masse ............................................................................ 93 Importance des diagrammes des forces .............................................................110 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 Forces dans la nature et diverses applications des lois de Newton......119 Loi de l'attraction universelle de Newton ............................................... 120 Mesure de la constante gravitationnelle ................................................ 121 Masse inertielle et masse gravitationnelle.............................................. 122 Pesanteur et force gravitationnelle...................................................... 124 Forces électrostatiques .................................................................... 125 Forces nucléaires ........................................................................... 127 Application de la deuxième loi de Newton au mouvement circulaire uniforme... 128 Mouvement circulaire non uniforme ..................................................... 131 Mouvement dans des référentiels accélérés ............................................ 132 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 7.2 7.3 7.4 Introduction ................................................................................. 145 Travail effectué par une force constante ............................................... 146 Produit scalaire de deux vecteurs........................................................ 148 Travail effectué par une force variable : situation dans une dimension ........... 150 7.5 7.6 7.7 7.8 Travail et énergie cinétique .............................................................. 156 Puissance..................................................................................... 161 Énergie et véhicules automobiles ........................................................ 163 Résumé ....................................................................................... 168 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.10 Travail effectué par un ressort .......................................................................152 Énergie potentielle et conservation de l'énergie ............................174 Forces conservatives et forces non conservatives ..................................... 174 Forces conservatives ....................................................................................174 Forces non conservatives ...............................................................................176 Énergie potentielle ......................................................................... 177 Conservation de l'énergie mécanique.................................................... 178 Énergie potentielle gravitationnelle près de la surface de la Terre ................ 179 Forces non conservatives et théorème de l'énergie cinétique ....................... 183 Énergie potentielle d'un ressort .......................................................... 186 Relation entre les forces conservatives et l'énergie potentielle..................... 189 Diagrammes d'énergie et stabilité de l'état d'équilibre ............................... 190 Équivalence masse-énergie................................................................ 192 Conservation de l'énergie en général .................................................... 196 SERWAY. Physique I : mécanique 2 Tables des matières de livres 8.11 Énergie des marées......................................................................... 197 8.12 Résumé ....................................................................................... 200 9 9.1 9.2 Quantité de mouvement et collisions...........................................208 9.3 9.4 Quantité de mouvement et impulsion ................................................... 208 Conservation de la quantité de mouvement d'un système composé de deux particules.............................................................................. 212 Collisions ..................................................................................... 215 Collisions le long d'un axe ................................................................. 217 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 Collisions dans un plan..................................................................... 221 Centre de masse ............................................................................ 223 Mouvement d'un système de particules ................................................. 227 Propulsion d'une fusée ..................................................................... 230 Résumé ....................................................................................... 232 10 Collisions parfaitement inélastiques.................................................................217 Collisions élastiques.....................................................................................219 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 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 Produit vectoriel et moment de force................................................... 271 Moment cinétique d'une particule........................................................ 275 Moment cinétique et moment de force d'un système de particules................. 277 Conservation du moment cinétique ...................................................... 282 Mouvement des gyroscopes et des toupies.............................................. 286 Roulement d'un solide...................................................................... 288 Le moment cinétique en tant que quantité fondamentale ........................... 292 Résumé ....................................................................................... 293 12 Équilibre statique d'un corps rigide .............................................302 12.1 12.2 12.3 12.4 Conditions d'équilibre d'un corps rigide ................................................. 303 Centre de gravité ........................................................................... 306 Exemples de corps rigides en état d'équilibre statique ............................... 308 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 SERWAY. Physique I : mécanique 3 Tables des matières de livres 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 B C D Tableaux ..................................................................................... 376 Notions mathématiques.................................................................... 384 Calcul du déplacement en fonction de la vitesse ...................................... 398 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 SERWAY. Physique I : mécanique Dernière mise à jour : 5 mai 2003 4
