FORMULES de PHYSIQUE
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G8.NOTIONS d'INFORMATIONS
-analogique ou numérique ?
Un phénomène nous est traduit par une information, à travers un appareil de mesure.
Quand la mesure de cette information est continue on dit que c'est en mode analogique (il y a analogie entre cause et résultat): à chaque instant, il y a correspondance biunivoque (en général une proportionnalité) entre la cause de l'info et sa mesure.Il est question d'algèbre.
Et quand on veut percevoir lesdites mesures (optiquement ou acoustiquement ou tout autrement) on constate leur courbe évolutive d'apparence lisse et continue
Quand la mesure de cette information est discontinue, on est en mode numérique (ou digital ou binaire ou discret): les informations sur l'évolution du phénomène sont prises au cours de multiples tranches égales de temps (un histogramme) et mesurées en comparaison avec une valeur repère.Et quand on veut percevoir lesdites mesures(optiquement ou acoustiquement ou tout autrement) leur courbe évolutive est discontinue, constituée d'une série de paliers.Il est question d'arithmétique.
La représentation des dites mesures est moins précise qu'en analogique, mais elle a par contre l'avantage d'être plus facile à transcrire: en effet, on attribue à chaque relevé -au coup par coup- la valeur relevée (un nombre d'unités) puis on la traduit en langage binaire (codage) pour la transmettre jusqu'aux appareils qui nous en permettront une perception facile (optique, acoustique ou autres)
Passage d'un mode à l'autre
c'est le rôle des appareils dits convertisseurs
Exemples
Quelques appareils sont encore analogiques (radio, télévision, microphone, cinéma ancien, disques en vinyle...)
Les appareils numériques deviennent prépondérants (ordis, photo, livres et bibliothèques, etc)
Les convertisseurs (analogique vers numérique) sont >>> souris, lecteur de CD, modem de réception, scanner...
Les convertisseurs (numérique vers analogique) sont >>> synthétiseur, modem d'émission, imprimante...
-équiprobabilité
L'équiprobabilité est la répartition totalement équilibrée de tous les cas constatés (ou de toutes les issues probables) d'une expérience
Elle s'exprime par : L = -Log w
où L est l'information, Log le logarithme népérien et w la probabilité
Ceci entraîne que l'entropie S = k.Log w est maximale quand il y a soit le minimum d'informations, soit le maximum d'incertitudes
-format
Un format est l'ensemble des caractéristiques (géométriques et accessoires) d'un objet
FORMAT de DONNEES
C'est une série de codifications binaires appliquées aux caractéristiques d'un ensemble d'objets), dont :
Format de texte où tous les constituants de l'armature du texte (lettre, ponctuation, espacement, symbole....) sont codés binairement avec une règle de composition
Format d'image (géométrie analytique) pouvant être:
-géométrique élémentaire -avec définition dimensionnelle d'un point (pixel) et d'une couleur (bitmap) choisie dans une palette prédé-terminée de coloris
-ou bien vectorielle -avec repérage des éléments par leurs coordonnées mathématiques et leurs paramètres graphiques, comme épaisseur, luminosité, etc -
Format de son où chaque paramètre unitaire d'un son est codé binairement
Format de fichier qui regroupe les trois formats ci-dessus et qui est symbolisé en informatique par un sigle, comme HTML, ODT, PDF, TIFF, etc
FORMAT de PAPIER
Bien qu’exprimées en "centimètres par centimètres", les formats de papier font l’objet de terminologies spéciales, selon les habitudes des imprimeurs:
une cloche(30 x 40)--un écolier(31 x 40)--un ministre-ou une tellière-(34 x 44)--une couronne(36 x 46)—un écu(40 x 52)--une coquille(44 x 56)-- un double tellière(44 x 68)--un carré(45 x 56)--un cavalier(46 x 62)--une double couronne(46 x 72)--un raisin(50 x 65)--un jésus(56 x 72)-- un grand jésus(56 x 76)--un soleil(58 x 80)--un colombier(63 x 90)--un journal(65 x 94)--un grand aigle(75 x 106)--un grand monde(90 x 120)--un univers(100 x 130)
En version moderne, un format A4 fait (21 x 29,7)
FORMAT de PHOTO
Les éléments du format sont ici les longueur & largeur de la photo, en général exprimées en mm.(ex: 24 x 36).
Il n'y a pas de normalisation
FORMAT de FILM
C'est la largeur du film (souvent 35 mm, avec 53 photos au mètre de déroulement)
-hyper et hypo (en Physique)
Rôle du préfixe hyper (en Physique)
Sa signification est "dépassement" ou "excessif" et il s’applique à :
-Hypercharge = charge(s) d'électricité, de couleur et de saveur, qui colonise(nt) une particule bayonique (masse)
-Hypercritique = en thermodynamique, état d’un gaz dépassant la température critique
-Hyperfine = qualifie une distance très faible (< nanomètre) entre 2 raies d’un spectre
-Hyperfocale = en optique, qualifie la distance au-delà de laquelle tous les points situés sur l’axe optique donnent une image nette
-Hypermétropie = qualifie un défaut de l’oeil (image au-delà de la rétine)
-Hypéronique = qui concerne les hypérons (particules avec saveur strange, mais sans bottom, ni charm, ni top)
-Hypersons = en acoustique, qualifie les sons de fréquence au-delà du gigaHertz
-Hyperstatique = en résistance des matériaux, concerne un système dont le nombre d’équations est non conforme pour le définir (liaisons surabondantes)
-Hypertonique = en mécanique des fluides, concerne une concentration de dépassement
Rôle du préfixe hypo qui signifie "inférieur". Il est utilisé dans
-Hypotonique = concentration faible
-Hypostatique = dont le nombre de liaisons indépendantes est inférieur au nombre de degrés de liberté
=
-micro (préfixe)
Micro, préfixe utilisé dans le sens de "minuscule" est rencontré dans les domaines :
-des particules: un micro-état particulaire, qui exprime le distinguo des caractéristiques différenciées entre particules (vitesse, moment...)
-de technologies diverses : micromoteur, microphone, micro-obturateur, micromètre, microswitch, microporeux....
-en optique : microscope
-utilisé comme unité micro signifie 10-6
-numérisation et numérique
La numérisation est la mise en forme des informations sous forme numérique.
La forme (ou le mode) numérique est la transformation d'un paquet de mesures d'informations en un paquet de nombres comparatifs, qui sont ultérieurement transformés (binairement) pour apparaître sous forme d'un paquet de signaux, eux-mêmes arrangés par des machines réceptrices et réémettrices, pour être facilement lisibles ou audibles.
Il s'agit en fait d'une mise en tranches d'un phénomène (histogramme) dont chaque palier est mesuré, pour être finalement traité avec tous ses voisins, pour former:
-soit une série de valeurs discrètes (Ex. d'une montre qui affiche l'écoulement de toutes les secondes)
-soit une bande-son, audible de façon continue (Ex. d'un CD Rom)
-soit un film (Ex. en mode vidéo)
-soit toute autre forme de signaux perçus par nos sens
A l'entrée de cette technique, la représentation graphique d'informations est un histogramme (constituée de petits rectangles d'abscisse dx infiniment étroite et d'ordonnée dy, dans un système de représentation cartésien orthogonal)
Chacun de ces rectangles (élément de surface porteur de l'information choisie) est dénommé bit (unité d'information)
Quand le rectangle unitaire est de dimension (dy) négligeable, on nomme l'unité de mesure (qui est alors celle de dx, lui-même très petit) pixel (un minuscule segment de droite)
Quand ces pixels sont distribués sur un plus grand segment de droite, leur appréhension visuelle de distinction est nommée résolution
Et une fois dénombré ce nombre de pixels, on pourra encoder électriquement chacun pour sa valeur, vers un récepteur-émetteur approprié .
-paire et parité
UNE PAIRE est un ensemble de 2 éléments similaires, par exemple :
-paire de Cooper formant une semi-particule (boson) pour la conduction
-paire électron-trou (exciton)
-paire de forces opposées (dite couple)
-paire de jumelles pour 2 tubes optiques parallèles avec lentilles
-paire de particules pour les effets Josephson et Casimir
-paire de pôles pour moteur électrique
-paire de raies spectrales
-création de paires -pour quasi-particules et antimatière
-effet de paire (atténuation)
LA PARITÉ
est la qualité de ce qui est appariable (soit par paire d'objets, soit par paire de fonctions)
Pour une particule, la parité est une symétrie par rapport à un miroir plan (chiralité)
-une fonction d’onde Ψ est dite "paire" ou possède une parité (+1) quand elle demeure inchangée si l’on inverse le sens de ses coordonnées, symétriquement par rapport à l’origine (inversion géométrique)
A l’opposé, si cette inversion géométrique fait changer de signe la fonction d’onde, elle est dite impaire (sa parité est -1)
Si l’hamiltonien H d’un système est invariable dans la susdite opération d’inversion géométrique, les fonctions propres de Ψ sont de parité définie (soit +, soit -)
La conservation de la parité existe pour les interactions forte et électromagnétique.
Elle n’est pas conservée pour l’interaction faible de désintégration
-supraluminique
Supraluminique signifie "supérieur à (c), la vitesse de la lumière dans le vide"
La Relativité interdit à un objet massique d'avoir une vitesse supraluminique
Ce ne serait possible que dans un milieu ayant un indice de réfraction n* < 1 puisque cet indice est défini par n* = c / v et que v < c
A ce jour, ce matériau à faible indice est inconnu, mais rien n'interdit sa présence dans les méandres de l'univers. L'expansion de l’univers a vraisemblablement eu des périodes où elle fut plus rapide que la vitesse de la lumière dans le vide.
Il n'est pas davantage interdit de déplacer une information à une vitesse > c
Exemples:
-l'ombre de l'extrémité de ciseaux géants qui se referment (l'information de la présence d'ombre se déplace à vitesse > c sur le cercle décrit par l'extrémité des ciseaux, dès lors que le rayon de ce cercle est supérieure à 1010 m.)
-l'intrication est sans doiute > c (mais on n'a pas de moyen de la mesurer)
-
-téléphone
Principe du téléphone
L'émission de la voix se fait à travers un microphone, qui transforme l'onde acoustique en signal analogique. Le signal est alors échelonné (sur une échelle de 256 niveaux) et traité périodiquement (toutes les 125 microseconde) pour devenir un signal numérique
Il est envoyé (par câble ou par antenne radio) sous forme d'onde (de quelques Gigahertz)
Il est enfin reçu par un appareil qui, inversement, re-traduit les signaux en analogique, qui seront transformés en onde acoustique par un haut-parleur
Débits des réseaux
Un bip par seconde (bps) correspond au transfert d'une information numérique par seconde
1 kbps = 1000 bps et 1 Mbps = 1 million de bps (106)
Les anciens réseaux de transmission vocale numérique eurent des débits de 1.200 bps
Le réseau France Télécom assure un minimum de 9.600 bps et assume une possibilité dite moyenne entre 48 et 64 kbps
Le système DSL assure 192 kbps
Le système ADSL assure 640 kbps
Le système VDSL assure 13 à 52 Mbps
Emission
-On reçoit bien plus facilement que l'on émet (7 à 20 fois mieux)
Les antennes de téléphonie mobile émettent une puissance maxi de 100 Watts
(et leur champ à 5 m. de distance est au plus de 10 V/m)
Réception
Champ électrique environ 26 V/m si téléphone collé à l'oreille--puis 6 V/m pour une oreillette--puis 2 V/m pour un système genre Blue tooth
Puissance environ 150 milliwatts, soit donc une énergie horaire de 540 Joules
Le mythe de l'œuf de poule qui devient dur s'il est maintenu entre 2 portables
est facile à infirmer :
les portables émettent environ une énergie horaire de Ep ~ 1000 J. (à eux deux)
L'œuf exige, pour devenir "dur" une énergie Eo= (ΔT. m. c') avec ΔT = variation de température exigée (environ 70 degrés), c' = capacité thermique massique de l'œuf (environ 4.103 J/kg-Kelvin) et m = masse de l'œuf (soit 6.10-2 kg)
Donc E0~ de 1,7.104J et il faudrait 16 heures pour cuire l'œuf (et encore sans compter les déperditions en tous genres)
-télévision
FRÉQUENCE D'UN ÉMETTEUR DE TÉLÉVISION
f = n².ll / 2.lh.t
où f(Hz)= fréquence nécessaire pour l'émetteur
n = nombre de lignes (d'exploration)
ll(m)= largeur de l'écran de télévision
lh(m)= hauteur de l'écran
t(s)= temps mis par le cerveau pour confondre 2 images consécutives
Exemple usuel en France: la norme de définition n(625 lignes) >>> pour un poste T.V
(de 57 x 43 cm) une durée (t) de1/25 seconde donne une fréquence
f = [(625)².57] / (2.43).(1/25)= 6,5.106 Hz
Rappel: la norme d'un poste de télé. implique la netteté de l'image, elle-même fonction du nombre de lignes verticales où se situent l'ensemble des points de brillance sur l'écran et la vitesse avec laquelle chacun de ces points est atteint pour en définir -à chaque passage- ladite brillance
complémentarité
La Complémentarité est la possible conjugaisonentre deux notions différemment énoncées dans la formulation d’une même réalité.
Exemple des fentes de Young : il y a complémentarité (au sujet du photon), entre ses fonctions corpusculaires et ses caractéristiques ondulatoires.
Exemple du principe d’incertitude de Heisenberg : il y a impossibilité de mesurer simultanément les valeurs de deux observables conjuguées, car elles sont ‘’complémentaires’’ (en effet la position est un aspect corpusculaire, mais sa conjuguée, la quantité de mouvement, est de nature ondulatoire, car elle dépend de la longueur d’onde)
Exemple d’une paire d'observables : elle est complémentaire si l’opérateur ‘’commutateur’’ est non-nul.
Exemple des trous noirs : l’information semble disparaître si son support s’évapore dans le trou noir, cependant elle ne peut disparaître, donc elle est stockée dans l’énergie du trou
ordre
Les atomes (et molécules) d’un corps présentent une certaine disposition les uns par rapport aux autres, qui peut être aléatoire (c’est le désordre) ou régulière (c’est l’ordre)
L’ordre positionnel
Il s’agit ici d’un ordre de dispostion géométrique des molécules
Quand il est question de faibles distances (entre 5 et 1000.10-5 mètre, selon la grosseur des particules), il y a un ordre positionnel car --bien que les atomes et molécules vibrent-- les forces d’interaction existantes leur imposent une disposition stable les unes par rapport aux autres.
A plus grande distance, la texture atomique (et moléculaire) présente trois cas :
1. quand la température (absolue) est élevée, elle favorise l’amplitude des vibrations et un désordre des POSITIONS des particules s'installe (corps amorphes, comme les fluides)
2. quand la température descend, il apparaît un ordre partiel, touchant :
--des matériaux non cristallins (tissus vivants, textiles naturels, caoutchoucs ...)
--des matériaux cristallins (il y apparaît un germe initiateur), mais d’autres zones proches se maintiennent souvent désordonnées: comme les polymères cristallisés ou amorphes, les matières plastiques...)
3. pour de plus froides températures (absolues) un ordre parfait apparaît, sous forme de cristaux (soit monocristallins, soit polycristallins, soit cristaux liquides cholestériques, nématiques ou smectiques)
Exemples des métaux, des céramiques, de la glace, des composants rocheux...
L’ordre orientationnel
C’est le cas de molécules tournées dans la même direction, sans pour autant suivre un ordre positionnel (cas de mésophase des cristaux liquides)
L’ordre chimique
Il s’agit de la cohésion moléculaire
L’ordre magnétique
Il s’agit ici de la disposition similaire des moments magnétiques, affectant des groupes de molécules d’un même corps