01 - ULB

science expérimentale
Physique
Médecine
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le livre
les notes de cours
• Observation
• Emissions d’hypothèse : définition de concepts
• Mesure
• Conclusions : les lois physiques
Les lois physiques prédisent le comportement que l’on observe
Le langage d’expression et de prédiction : les mathématiques
LOGIQUE ET DÉDUCTIF
Vos difficultés
✤
✤
✤
✤
comprendre et traduire du “français” vers la physique écrire en langage mathématique manipuler les expressions pour obtenir la réponse revenir au langage courant
① Quel angle forment les aiguilles d’une montre à 7h38?
② Un homme rempli d'eau deux bidons avec deux tuyaux.
Le premier tuyau débite de l'eau à 2.9 litres par minute, le second à 8.7 litres par minute.
Lorsque le plus petit des bidons est à moitié plein, il permute les tuyaux.
Il continue à remplir et les deux bidons sont remplis au même instant.
Quel est le volume du grand bidon si le volume du petit est de 12.6 litres?
③ Deux cyclistes, Kaitlin et Josh, séparés de 40 km, partent simultanément l'un vers l'autre. Josh roule
à 23 km/h tandis que Kaitlin roule à 17 km/h. Une mouche, posée au départ sur le nez de Josh,
s'envole vers Kaitlin à la vitesse de 40 km/h. Quand elle rencontre Kaitlin elle fait instantanément
demi-tour et vole vers Josh à la vitesse de 30 km/h. Dès qu'elle rencontre Josh elle fait à nouveau
demi-tour et repart vers Kaitlin à la vitesse de 40 km/h et ainsi de suite.
Déterminez la distance totale parcourue par la mouche jusqu'à ce que les deux cyclistes se rencontrent.
http://www.bipm.org/fr/si/base_units/
MESURE
Les unités dérivées
les facteurs multiplicatifs de ces unités:
•
•
les lois expriment des liens entre les grandeurs et leurs unités
ces lois doivent être homogènes : “on additionne pas des poires et des pommes”.
Analyse dimensionnelle
quel est le temps de chute
d’une pomme qui tombe
d’une hauteur H?
paramètres :
masse de la pomme : m : en [kg];
la hauteur de chute : H : en [m] ;
l’accélération de gravitation : g : en [m.s-2]
On cherche un temps T en [s]
Prérequis
CINEMATIQUE
Position d’un objet :
c’est un vecteur
X
= (x,y,z)
X(t)
temps
système de coordonnées
P
P
OP(t1)
OP(t2)
O
déplacement = OP(t2) - OP(t1)
durée = t2 - t1
→
OP(t2) - OP(t1)
∆ OP
Vitesse moyenne =
=
∆t
t -t
2
1
Nous pouvons avoir cela sous forme d’un tableau de nombre
x [m]
y [m]
t [s]
∆x
∆y
∆t
Vx [m s-1]
Vy [m s-1]
-1
0,00
0
1,25
0,97
1,5
2,25
0,97
1,50
1,50
0,65
8
0,43
3
6,75
-0,54
1,50
4,50
-0,36
19,25
-0,78
4,5
11,25
-1,22
1,50
7,50
-0,81
35
-0,78
6
15,75
-0,00
1,50
10,50
-0,00
55,25
0,43
7,5
20,25
1,22
1,50
13,50
0,81
80
0,97
9
24,75
0,54
1,50
16,50
0,36
Nous pouvons avoir cela sous forme d’un graphique
x
40
30
20
∆x
α
10
∆t
∆x
0
-10
0
1,5
∆t
3
4,5
6
la vitesse moyenne est un concept ambigu
∆x
∆y
∆t
Vx
Vy
1,5
2,25
0,97
1,50
1,50
0,65
0,43
3
6,75
-0,54
1,50
4,50
-0,36
19,25
-0,78
4,5
11,25
-1,22
1,50
7,50
-0,81
35
-0,78
6
15,75
-0,00
1,50
10,50
-0,00
55,25
0,43
7,5
20,25
1,22
1,50
13,50
0,81
80
0,97
9
24,75
0,54
1,50
16,50
0,36
x
y
t
-1
0,00
0
1,25
0,97
8
Vx
Vy
3,00
0,14
9,00
-0,41
15,00
0,59
la vitesse instantanée
la dérivée de la position par rapport au temps
prérequis : savoir calculer la dérivée
x
40
30
20
10
∆x
0
-10
∆t
0
1,5
3
4,5
6
qu’advient-il du passage de la vitesse à la position?
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
0.0
0.5
1.0
avec la vitesse instantanée ?
1.5
2.0
2.5
Cinématique