Physique – Chimie Seconde Notions fondamentales Physique

P
hy
si
q
ue – C
h
imie
Secon
de
Notions fond
a
ment
a
le
s
P
h
y
si
q
ue
Réd
a
ction
:
G
u
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Phili
pp
e Brian
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C
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J
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Pierre Rageu
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e cours est la propriété du Cned. Les images et textes intégrés à ce cours sont la propriété de leurs auteurs et
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l
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p
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d
-2010
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3
Sommaire général – SP20
Sommaire
Présentation des résultats
en physique-chimie
Physique
Cha
p
itre 1 Signaux périodiques
Cha
p
itre 2 Ondes sonores
Cha
p
itre 3 Ondes électromagnétiques
C
hapitre 4 La lumière
C
hapitre 5 Mesure d’une durée
C
hapitre
6
Le mouvement
C
hapitre 7 Effets d’une force sur le mouvement
C
hapitre
8
La pression
C
hapitre
9
La force gravitationnelle
C
ha
p
itre 1
0
L’univers
Cha
p
itre 11 Dispersersion de la lumière
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P
résentation des résultats
Chapitre 2
Ph
y
sique
ph
y
sique–chimie
Quan
d
on a o
b
tenu un résu
l
tat numérique, en sciences p
hy
siques, on
d
oit
l’
écrire
en respectant une règle précise : un nombre s’écrit toujours sous la
f
orme d’un
pro
d
uit : a.10n
.
a
est un nom
b
re
d
écima
l
compris entre
1 et 10
(
1≤ a < 10
)
et n, un nombre
e
ntier positi
f
ou négati
f.
▶Si
l
e nom
b
re est compris entre 1 et 10, on ne c
h
an
g
e pas son écriture ; par
exem
p
le : L =1,25m
▶Si le nombre est supérieur à 10, il su
ff
it de compter le nombre de chi
ff
res
p
l
acés
d
errière
l
a virgu
l
e pour connaître
l
a va
l
eur
d
e n ; par exemp
l
e :
L =1234 ms'écriraL =1,234.10 m
3. En e
ff
et, il y a 3 chi
ff
res derrière le 1 donc
n =
3
.
▶Si le nombre est inférieur à 1, il suffit de com
p
ter le nombre de fois où l’on
avance la vir
g
ule pour connaître la valeur de n, mais, dans ce cas, n sera né
g
a
-
tif ;
p
ar exem
p
le : L = 0,057ms'écriraL = 5,7.10 m
-2
.
En effet
,
on a du avancer
la vir
g
ule deux fois pour passer de 0,057 à 5,7 donc n = -2.
Les chiffres utilisés pour écrire a, sont appelés chiffres si
g
nificatifs. Par exemple,
si a = 2,34 on dira que le résultat numérique comporte 3 chiffres si
g
nificatifs : le
2
,
le 3 et le 4
.
Par exem
pl
e, on vous
d
onne
l
a vitesse
d
e
l
a
l
umière : c =299792458m.s-1
Si l’on vous demande de donner ce résultat avec 3 chi
ff
res signi
f
icati
f
s, vous
devez commencer par l’écrire sous la
f
orme a.10n so
i
t c = 2,99792458.10 m.s
8-1
puis ne conserver que les 3 premiers chi
ff
res en observant la règle suivante :
▶si le chiffre suivant (le quatrième dans ce cas) est inférieur à 5, vous
g
ardez les
3
p
remiers chiffres
▶si le chi
ff
re suivant (le
q
uatrième dans ce cas) est su
p
érieur à 5, vous arrondis-
sez les 3 premiers au nombre supérieur
La règle
Si vous pro
g
rammez votre calculatrice en mode
« scientifique », elle vous donnera tou
j
ours les résul-
tats sous cette forme, à ceci
p
rès
q
u’elle rem
p
lacera le
« 10 »
p
ar « E ».
Remarque
Comment
appliquer
cette règle ?
Les chiffres
significatifs
5
Présentation des résultats – SP20
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L
e quatrième chiffre étant un 7, vous devez donc arrondir au nombre supérieur à
2
,99 c
’
est à
d
ire à 3,00.
S
i l’on vous avait demandé de donner ce résultat avec 5 chi
ff
res si
g
ni
f
icati
f
s, vous
au
ri
e
z
éc
ri
t
: c = 2,9979.10 m.s
8-1
p
uis
q
ue le chi
ff
re suivant est un 2 et
q
ue dans
c
e cas, on conserve les 5
p
remiers chiffres.
E
n e
ff
et, il
f
aut avoir compris que le nombre de chi
ff
res signi
f
icati
f
s que l’on écrit,
e
st lié à la précision avec laquelle on e
ff
ectue une mesure : quand vous dites
q
ue la longueur d’une table est de 1,24 m, cela signi
f
ie que vous avez e
ff
ectué
l
a mesure au cm près et
d
onc que
l
a
l
ongueur peut être comprise entre 1,23 et
1
,25 m
(
en considérant que votre mesure est correcte
)
. Si vous dites que la lon
-
g
ueur d’une table est de 1,243 m, cela signi
f
ie que vous avez e
ff
ectué la mesure
a
u mm près et
d
onc que
l
a
l
ongueur peut être comprise entre 1,242 et 1,244 m
(
en considérant toujours que votre mesure est correcte
)
. Vous comprenez sur cet
e
xemple, la di
ff
érence qu’il y a à écrire un résultat avec plus ou moins de chi
ff
res
s
igni
f
icati
f
s, puisque dans un cas la longueur de la table est comprise dans une
f
ourchette de 2 cm et, dans l’autre, de 2 mm !
Lorsqu’on fait un calcul pour obtenir un résultat numérique dans un
exercice de physique ou de chimie, le nombre de chiffres significatifs
du résultat doit être le même que celui de la donnée qui en com-
porte le moins.
P
ar exemple, on vous demande de calculer la surface d’un rectangle qui a
u
ne lon
g
ueur de 1,28 m et une lar
g
eur de 0,43 m, vous appliquez la formule :
S =L =1,28 x 0, 43 = 0, 5504 m2 ×
O
n ne doit pas garder le résultat sous cette
f
orme puisque la largeur ne possède
q
ue 2 chi
ff
res signi
f
icati
f
s (il aurait
f
allu l’écrire
:
4,3.10 m
-1
)
et que la longueur
e
n possè
d
e 3 ; on
d
oit
d
onc écrire : S= 5,5.10 m
-1 2
(
mais, dans ce cas, on admet
a
ussi
l’
écriture : 0,55m2
).
L
’ordre de
g
randeur d’un résultat écrit sous la forme a.10n est é
g
al à 10n
s
i
a
est
i
nférieur à 5 et il est é
g
al à 10n+1 si a est su
p
érieur à 5. Ainsi, si la distance de la
Te
rr
e
à
u
n
e
éto
i
le
est
de
2,34.10 km
18
,
l’
or
d
re
d
e
g
ran
d
eur
d
e cette
d
istance est
de
10 km
18
et
s
i
la
d
i
sta
n
ce
de
la
T
e
rr
e
à
u
n
e
éto
i
le
est
de
8,27.10 km
21
,
l’
or
d
re
d
e
g
randeur de cette distance est de10 km
22
.
Il
est intéressant
d
e connaître
l’
or
d
re
d
e
g
ran
d
eur
d
es
d
onnées, car i
l
permet
d’
estimer ra
p
i
d
ement
l
e résu
l
tat
d’
un ca
l
cu
l
, à con
d
ition
d
e
b
ien uti
l
iser
l
es o
p
é-
r
ations sur les puissances de 10 qui sont rappelées dans le tableau ci-après :
Attention :
C
e n
’
est pas
d
u tout
l
a même c
h
ose, en sciences p
h
ysiques,
d
’écrire 3 et 3,00 puisque dans le premier cas, on n’écrit qu’un chi
ff
re si
g
ni
-
fi
cati
f
alors
q
ue dans le deuxième cas, on en écrit 3.
L’ordre de
grandeur
6
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formule 10 x 10 =10
m n (m+n) 10 = 1
10
-n
n
10
10 =10
m
n
(m-n) (10 ) =10
mn (mxn)
exemple 10 x 10 =10
24 6 10 = 1
10
-3
3
10
10 =10
5
7
-2 (10 ) =10
24 8
Enfin,
p
our éviter d’écrire la
p
uissance de 10 dans un résultat numé-
rique, on utilise très souvent en ph
y
sique des préfixes. Par exemple :
7,2.10 m (mètre) pourra s'écrire 7,2
-2 cm (centimètre).
Vous trouverez, dans le tableau ci-après, quelques uns des pré
f
ixes les plus utili
-
sés en sciences p
h
ysiques :
puissance 10-12 10-9 10-6 10-3 1031061091012
préfixe
na
n
o
m
i
c
r
o
milli
kil
o
mé
g
a
g
i
ga
té
r
a
symbole
p
n
μ
m
k
M
G
T
Par exem
p
le
,
3,4.10 m (mètre) pourra s'écrire 3,4
-6
μ m
(
micromètre
q
ue l’on
appelle aussi micron, dans le cas des lon
g
ueurs
)
.
Pour une centra
l
e é
l
ectrique qui pro
d
uit une puissance
d
e 8,4.10 W
10
(
watt
)
, on
dira que sa puissance est de 84 GW
(
gigawatt
)
.
7
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