Brevet Officier par Promotion I.P.F.Hainaut Formation théorique flashover Brevet Officier par Promotion I.P.F.Hainaut Module 2 : Partie Physique Session 2015 I.P.F. - 19 mai 2009

Présentation du Formateur Lt BERTI Fabian S.R.I. Charleroi Formation de base : Ingénieur Industriel en Construction Parcours Professionnel : Sapeur-Pompier Professionnel : 2001 Officier : 2005 Coordonnées : GSM : 0496 / 599.200 e-mail : fabian.berti@charleroi.be I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Programme du cours : Groupe de semaine Lundi 21 septembre 2015 8 heures : Physique Lundi 28 septembre 2015 8 heures : Hydrostatique Lundi 9 novembre 2015 4 heures : Hydrodynamique 4 heures : Calculs d’établissements Lundi 16 novembre 2015 8 heures : Exercices pratiques I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Examens : Groupe de semaine Dates : Première session : Lundi 7 décembre 2015 Mardi 8 décembre 2015 (à confirmer) Deuxième session : Samedi 16 janvier 2016 Informations relatives aux évaluations seront reçues au cours de la formation I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Programme du cours : Groupe de week-end Samedi 26 septembre 2015 8 heures : Physique Samedi 31 octobre 2015 8 heures : Hydrostatique Samedi 28 novembre 2015 4 heures : Hydrodynamique 4 heures : Calculs d’établissements Samedi 5 décembre 2015 8 heures : Exercices pratiques I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Examens : Groupe de week-end Dates : Première session : Samedi 12 décembre 2015 Deuxième session : Samedi 16 janvier 2016 Informations relatives aux évaluations seront reçues au cours de la formation I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Plan du cours 1. Rappels mathématiques 2. Les vecteurs 3. Grandeurs – Mesures – Unités 4. Energie – Travail – Puissance 5. Température 6. Mouvements rectilignes uniformes et uniformément accélérés I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

1. Rappels mathématiques

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Les exposants Définition 15,4 * 108 = 1 540 000 000 Les exposants positifs 6 * 103 = 6 * 101 * 10 * 10 = 6 000 Les exposants négatifs 6 * 10-3 = 6 * 10-1 * 10-1 * 10-1 = 6 * 0,1 * 0,1 * 0,1 = 6 * 0,001 = 0,006 L’écriture scientifique I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Théorème de Pythagore Triangle rectangle Hypoténuse Le carré de l’hypoténuse est égal à la somme des carrés des côtés adjacents a² + b² = c² Triangle du maçon c a b I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Trigonométrie (1) Cosinus (cos) Triangle rectangle Angle θ Côté adjacent Côté opposé Hypoténuse c a b I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Trigonométrie (2) Sinus (sin) Triangle rectangle Angle θ Côté adjacent Côté opposé Hypoténuse c a b I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Trigonométrie (3) Tangente (tg) Triangle rectangle Angle θ Côté adjacent Côté opposé Hypoténuse c a b I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Trigonométrie (4) Résumé : La somme des angles d’un triangle est égale à 180° SINOPIP COSADJIP TANGOPADJ I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Repère orthonormé (2-D et 3-D) 2 dimensions Abcisse = Axe des X Ordonnée = Axe des Y 3 dimensions Cote = Axe des Z (élévation) I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Coordonnées d’un point Soit un point C défini par ses coordonnés dans un repère orthonormé Adresse, localisation d’un point Touché-Coulé Coordonnées cartésiennes <> Coordonnées polaires C(x,y)  C(3;5) C(r, θ)  C(5;30°) I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Le cercle trigonométrique Sin, cos et tg I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Valeurs particulières 0° 30° 45° 60° 90° sin 1/2 √2/2 √3/2 1 cos tg √3/3 √3 //// I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Exercices Réalisez les exercices de la section I I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

2. Les vecteurs

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Définition Représentation de grandeurs physiques, définie par : Une origine ; Un sens ; Une direction ; Une intensité (module). Exemple : Force I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Scalaire - Vecteur Scalaire : Grandeur physique complètement représentée par un nombre réel Temps Masse Vecteur : Grandeurs physique définie par un nombre réel positif et une direction Force Déplacement I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Addition de vecteurs A + B = C B + C = A B A C A B C A B I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Produit d’un scalaire et d’un vecteur a * C Avec a = scalaire Et C = vecteur 2 C C - C I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Différence entre 2 vecteurs A – B = C A + (-B) = C - B A C - B B A I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Vecteur unitaire C = C * u Le vecteur unitaire u sert à déterminer une direction i, j, k dans un repère orthonormé à 3 dimensions C u I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Composants des vecteurs D = D1 + D2 D D2 D1 I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Exercices Réalisez les exercices de la section II I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Composantes cartésiennes en 2 dimensions Ax = Ax*i et Ay = Ay*j A = Ax*i + Ay*j A = (Ax² + Ay²)1/2 y A Ay Ax j x i I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Expression des vecteurs position par leurs composantes P = Px + Py Px = (XB - XA) Py = (YB - YA) P = (XB - XA)*i + (YB - YA)*j y B P Py A Px j i x I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

3. Grandeurs – Mesures - Unités

Système international (S.I.) Système MKSA Grandeur Unité Symbole Longueur mètre m Masse kilogramme kg Temps seconde s Intensité électrique ampère A Température thermodynamique kelvin K Intensité lumineuse candela cd Quantité de matière mole Mol I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Préfixes (1) Préfixe Symbole Puissance exa E 1018 peta P 1015 tera T 1012 giga G 109 mega M 106 kilo k 103 hecto h 102 deca da 10 I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Préfixes (2) Préfixe Symbole Puissance deci d 10-1 centi c 10-2 milli m 10-3 micro  10-6 nano n 10-9 pico P 10-12 femto f 10-15 atto a 10-18 I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Unités de longueurs km hm dam m dm cm mm μm 1 2 6 , 12,6 m = 12 600 mm 21 mm = 0,021 m I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Unités de surface km² hm² dam² m² dm² cm² mm² μm² 1 2 6 , 12,6 m² = 126 000 cm² 21 mm² = 0,000 021 m² I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Unités de volume km³ hm³ dam³ m³ dm³ cm³ mm³ μm³ 1 7 3 9 , 1 litre = 1 dm³ 17,3 m³ = 17 300 dm³ 190 cm³ = 0,000 19 m³ I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Calcul de surfaces Polygones Triangles Quadrilatères Carré Rectangle Parallélogramme Losange : 4 triangles Trapèze Disque I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Calcul de volumes Prisme Défini par 2 bases parallèles et 1 génératrice Prismes droit et prismes obliques V = S * h Prismes particuliers Parallélépipède rectangle Cube Sphère I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Unités de pression (1) Le Pascal (S.I.) 1 Pa = 1 N/ 1 m² Très petite unité  hPa ou MPa Le bar 1 bar = 100 000 Pa = 1 daN/cm² Le kilogramme force par centimètre carré Ancienne unité 1 kgf/cm² ± 1 bar I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Unités de pression (2) L’atmosphère 1 atm = 101 325 Pa Le mètre de colonne d’eau Très concret Relation simple avec le bar (1 bar = 10 mCE) I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Exemple de la pression atmosphérique Dans des conditions standards de température et de pression, la pression atmosphérique (Patm) = 101 325 Pa = 1 013 hPa 1 bar 1 kgf/cm² 1 atm 10,33 mCE 760 mmHg I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Notions diverses Vitesse Unité : m/s Accélération Unité : m/s² Principe d’inertie Newton : F = m*a I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Masse <> Poids La masse d’un corps est une caractéristique physique invariable et s’exprime en unité de masse (kg, g , tonne) Le poids d’un corps est la force avec laquelle ce corps est attiré (force de gravitation). Celui-ci est variable et s’exprime en N (1 kg.m/s²) F = m * a g (attraction terrestre) = 9,81 m/s² P (N) = m (kg) * g (m/s²) I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Masse <> Poids Application : Soit une masse de 200 g, Sur terre : F = 1,96 N Sur la lune : F = 0,32 N Animation I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Masse volumique Grandeur physique qui caractérise la masse d’un matériau par unité de volume ρ = m / V Exemples ρbéton = 2 450 kg/m³ ρacier = 7 850 kg/m³ ρeau = 1 000 kg/m³ ρair = 1,293 kg/m³ I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Densité La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C pour les liquides et les solides. Dans le cas de gaz ou de vapeur, le corps de référence gazeux est l'air, à la même température et sous la même pression. La densité est une grandeur sans dimension et sa valeur s'exprime sans unité de mesure. I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Moment On définit un moment d’une force par rapport à un point Il s’exprime en Nm Moment positif Sens anti-horloger Moment négatif Sens horloger F O Bras de levier : d Mo = F * d avec F en N et d en m I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Couple Couple de forces identiques mais de sens opposé  la résultante est nulle Entraîne la rotation de l’objet S’exprime en Nm M = d * F F - F Bras de levier : d I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Résultante de forces La résultante de forces est l’addition de toutes les forces qui s’applique à un corps F3 F2 F1 F4 R I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Equilibre Statique Un corps est en équilibre si la résultante des forces est nulle Et si la somme des moments par rapport à tous les points est nulle Exemple : Poulie fixe Poutre I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Exercices Réalisez les exercices de la section III I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

4. Energie – Travail – Puissance

Energie (potentielle – cinétique) L’énergie est constante, se conserve et se transforme Energie potentielle Forme d’énergie associée à la position d’un objet Ep = m * g * h Energie cinétique Energie liée à la vitesse d’un corps Ec = ½ * m * V² Exemple : Pendule, ressort Animation 1 Animation 2 I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Travail Le travail (W) représente le produit d’une force par une distance Il s’exprime en Nm ou plutôt le Joule W = F * d * cos θ I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Forces de friction Forces qui s’opposent au mouvement f = μs * N Condition de mouvement F > f Coefficient de friction statique et dynamique f = μs * P f = μc * N Exemples de coefficient : bois/bois : μs= 0,25 à 0,5 métal/métal : μs= 0,15 à 0,2 I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Puissance La puissance représente le travail (W) produit en un laps de temps (Δt) Elle s’exprime en J/s ou plutôt en Watt P = ΔW / Δt 1 CV = 736 W 1 kWh représente une énergie et non une puissance, soit 3,6 * 106 J I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Exercices Réalisez les exercices de la section IV I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

5. Température

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Unités de température Le °Celsius : t° en °C Le Kelvin : T en K T = 273 + t° À 0°C, point de fusion de l’eau À 0 K, point triple de l’eau I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Dilatation En cas d’élévation de la température, un corps se dilate Il est possible de quantifier cet allongement Dilatation linéaire Δl = λ * l * ΔT Dilatation volumique Δl = 3λ * l * ΔT I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Coefficient de dilatation linéaire matériau coefficient de dilatation linéaire  (°C)-1 coefficient de dilatation volumique k (°C)-1 aluminium 24 10-6 alcool, éthylène 1,12 10-4 laiton,et bronze 19 10-6 benzène 1,24 10-4 cuivre 17 10-6 acétone 1,5 10-4 verre ordinaire 9 10-6 glycérine 4,85 10-4 pyrex 3,2 10-6 mercure 1,82 10-4 plomb 29 10-6 térébenthine 9 10-4 acier 11 10-6 essence 9,6 10-4 I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Loi des gaz parfaits PV = n*R*T Avec P : pression en Pa Avec V : volume en m³ Avec n : nombre de moles (voir Chimie) Quantité de matière Tableau de Mendeleev Exemples : air - CH4 – CO – C2H2 Avec R : constante des gaz parfaits 8,314 J*mol-1*K-1 Avec T : température en K I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Les états de la matière Solide – Liquide – Gaz Changement d’états de la matière Diagramme de phases I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Calorimétrie 1 cal = quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d’un gramme d’eau de 1°C 1 cal = 4,186 J (unité internationale) Exemple de l’eau 20°C liquide à 100° vapeur Graphique Chaleur latente de vaporisation : 537 cal I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Exercices Réalisez les exercices de la section V I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Mouvement rectiligne uniforme et uniformément accéléré

Mouvement rectiligne uniforme (M.R.U.) Le mouvement rectiligne uniforme (M.R.U.) est un mouvement dont : la trajectoire est une droite = rectiligne la vitesse reste constante tout au long du mouvement = uniforme Loi de l’accélération a = 0 Loi de la vitesse v = cste Loi de la position x = x0 + v * Δt Exemple : trajectoire d’un véhicule I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Mouvement rectiligne uniformément accéléré (M.R.U.A.) Le mouvement rectiligne uniformément accéléré (M.R.U.A.) est un mouvement dont : la trajectoire est une droite = rectiligne l'accélération reste constante tout au long du mouvement = uniformément accéléré Loi de l’accélération a = cste Loi de la vitesse v = v0 + a * Δt Loi de la position x = x0 + v0 * Δt + a * Δt² / 2 Exemple : Corps en chute libre I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion Exercices Réalisez les exercices de la section VI I.P.F.Hainaut - Lt BERTI F. - Brevet Officier par promotion

Merci de votre attention Fin de l’exposé Merci de votre attention Avez-vous des questions ?