HEFF Cours de Physique G. Barmarin

G. Barmarin Gerard.barmarin@skynet.be
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Cours de Physique Physique: étude de la matière en interaction et en changement permanent Données -> Quantification ->Corrélation -> lois physiques Quantification: association de nombres aux concepts Possible grâce à la reproductibilité des phénomènes naturels HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

HEFF - Cours de Physique 2012-2013 - G. Barmarin
Une loi physique décrit un ensemble de phénomènes et la façon dont ils s’enchaînent ou dépendent les uns des autres Une théorie est une explications des différents phénomènes en terme de relations et de processus naturels de base Pour élaborer une théorie, nous formulons des hypothèses pour combler les lacunes entre ce que nous savons et ce qui pourrait être. Une théorie est constituée par la formulation de définitions, d’hypothèses et de lois; elle permet de prédire des lois déjà connues et de prédire de nouveaux phénomènes qui une fois avérés deviendront de nouvelles lois HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Toute théorie est spéculative Jusqu’au 20ème siècle: théorie newtonienne (gravité), thermodynamique électromagnétisme 20ème siècle Théorie de la relativité (Einstein 1905) et rel.générale (1915) La théorie Newtonienne était une bonne approximation de la théorie relativiste HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Mesure et unités Observations -> mesures -> unités Mesures de: Longueur -> mètre (m) Masse -> kilogramme (kg) Temps -> seconde (s) Intensité de courant -> Ampère (A) Température -> Kelvin (K) -> étalon de ces unités HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Multiples et sous-multiples des unités Facteur Préfixe Symbole 1024 yotta Y 1021 zetta Z 1018 exa E 1015 péta P 1012 téra T 109 giga G 106 mega M 103 kilo k 102 hecto h 101 déca da 10-1 déci d 10-2 centi c 10-3 milli m 10-6 micro 10-9 nano n 10-12 pico p 10-15 femto f 10-18 atto a 10-21 zepto z 10-24 yocto y HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Chiffres significatifs Mesurer <-> Compter Comptage: dénombrement exact Mesure: valeur approchée de la grandeur mesurée Notion de précision 5,14 +/-0,01 m Les chiffres 5 et 1 sont sûrs, mais le deuxième chiffre après la virgule pourrait être 3, 4 ou 5 -> rajouter des chiffres derrière le 4 n’aurait pas de sens HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Un chiffre dans un nombre est significatif s’il est connu avec une fiabilité suffisante Dans le nombre 5,14 nous sous-entendons que tous les chiffres sont significatifs, le 4 étant le moins significatif. Ecrire 5,14 m ou 514 cm ou 0,00514 km Est équivalent, toutes ces écritures ont 3 chiffres significatifs: Déplacer la virgule et changer d’unité ne modifie pas la précision de la mesure Les zéros à gauche ne font qu’indiquer la position de la virgule, ils ne sont pas significatifs Par contre dans 5,140 m, le zéro à droite est significatif. 1000 m possède bien 4 chiffres significatifs HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Détermination des chiffres significatifs Quand on fait des calculs sur de valeurs mesurées que deviennent les chiffres significatifs? Rectangle de 10,75 cm et 3,54 cm de côtés Surface: 10,75 x 3,54 = 38,0550 cm2 La règle est de ne conserver qu’un seul chiffre douteux en arrondissant le résultat. Si le premier chiffre douteux abandonné est un 5 ou plus, nous ajoutons 1 au chiffre douteux retenu et si le premier chiffre douteux abandonné est <5, on le laisse inchangé Pour l’arrondi: le résultat d’une multiplication/division est arrondi de manière à ne pas avoir plus de chiffres significatifs que la quantité la moins précise utilisée dans le calcul HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Cette règle équivaut à dire qu’aucun calcul ne peut améliorer la mesure; Il s’agit d’une règle approchée qui peut diminuer la précision du résultat Surface: 10,75 x 3,54 = 38,0550 cm2 réponse: 38,1 cm2 Mais: 0,91 x 1,51 = 1,3741 cm2 soit 1,4 cm2 Remarque : si c’est le même appareil qui a été utilisé pour les 2 mesures, Dans 0,91 les deux chiffres derrière la virgule sont significatifs et le zéro aussi; la réponse devient donc: 1,37 cm2 ! HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Dans les additions et les soustractions, les chiffres significatifs sont déterminés par la position de la virgule. 0, ,0 = 2,140 Mais nous ne savons en fait rien sur le deuxième et troisième chiffre après la virgule! La somme doit donc être arrondie au même nombre de décimale que le terme de l’addition qui en a le moins… donc ici: 2,1 Le résultat d’une addition et/ou soustraction doit être arrondi de façon qu’il ait le même nombre de décimales (à droite de la virgule) que le terme qui a le plus petit nombre de décimales HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Cette règle équivaut à dire qu’aucun calcul ne peut améliorer la mesure; Il s’agit d’une règle approchée qui peut diminuer la précision du résultat Surface: 10,75 x 3,54 = 38,0550 cm2 réponse: 38,1 cm2 Mais: 0,91 x 1,51 = 1,3741 cm2 soit 1,4 cm2 Remarque : si c’est le même appareil qui a été utilisé pour les 2 mesures, Dans 0,91 les deux chiffres derrière la virgule sont significatifs et le zéro aussi; la réponse devient donc: 1,37 cm2 ! HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Exemple: 275 s – 270,3 s = ? 120,21 kg – 40,0 kg = ? HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Exemple: 275 s – 270,3 s = 5 s 120,21 kg – 40,0 kg = 80,2 kg HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Pour les fonctions « transcendantes » (sin, cos, tg, log, exponentielle…) On utilisera pour la valeur le même nombre de chiffre significatifs que leur argument Ainsi, votre calculatrice vous donnera: Sin(35,1°) = 0, Mais vous utiliserez: 0,575 (3 chiffres significatifs comme l’argument 35,1!) En fait la calculatrice donne le sin de 35, ! En plus, le 1 de 35,1 n’étant pas certain, on est sûr que de 0,57 En effet sin(35,0) = 0,574 et sin(35,2) = 0,576 HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Exercices Le produit de 12,4m et 2m doit être écrit: 24,8 m2 b) 25m2
Exprimez en microgramme les quantités suivantes: a) 10,0 microgrammes b) 104 g c)1000ng d) 100x103 g Déterminez le nombre de chiffres significatifs pour chacune des quantités suivantes p24

Comme dans un long calcul, l’arrondissement peut produire des Erreurs qui s’accumulent, on conservera un ou deux chiffres non significatifs dans les calculs intermédiaires et seul le résultat final est arrondi en suivant les règles HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Graphiques: La représentation d’une équation linéaire = une droite Si la droite passe par l’origine: b = 0 Si la droite « monte » a > 0 si la droite descend: a < 0 si a = 0 la droite est horizontale HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Fonction du second degré: la parabole: ax2 +bx +c R1 et r2 sont les racines de l’équation Sommet: ( , ) Si b = 0 il se trouve sur l’axe des y (x=0, y=c) Si b = c = 0 la parabole a son extrema en (0,0) Courbure vers le haut: a > 0 Courbure vers le bas: a < 0 HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

Hyperbole: x * y = k y = k/x + c Indéfinie pour x=0 (Asymptote) HEFF - Cours de Physique G. Barmarin

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