FORMULES PHYSIQUE-GÉNÉRALE

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Un système mécanique holonome a des liaisons qui ne dépendent pas de sa vitesse

 

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-absorption (en général)

L'absorption est un ensemble de transformations, survenant à la traversée d'une interface  entre 2 milieux.

Il y a d'une part une transformation géométrique (l'absorption crée une réfraction , phénomène optique)

Et d’autre part une transformation énergétique (l'absorption), dans laquelle l’énergie peut devenir

-de la chaleur (agitation moléculaire)

-un échange électronique (effet photo-électrique)

-un effet électromagnétique (effets Raman, Raleigh)

-une expression énergétique sous d'autres formes (chimique, par exemple, en sorption) ...

Vocabulaire concernant l’absorption (ordre alphabétique) >>>

-absorbance = puissance spatiale surfacique absorbée alors du changement de milieu (dimension M.T-3 .A-1)

-absorption = énergie absorbée lors du changement de milieu (dimension L2.M.T-2 ) Terme utilisé en optique, en rayonnements, en acoustique

-absorptivité = idem absorbance, mais pour le cas des rayons à effet thermique

-coefficient d’absorbance = cas particulier de l’indice d’absorption, pour le cas des rayons lumineux (Pabs / Puissance inc.)

-coefficient d’absorption = coeff. adimensionnel, prenant en compte l’angle d’incidence du rayonnement qui va être absorbé

-coeff. d’absorption chimique = est proportionnel à la fractiojn volumique

-coefficient d’absorption massique = coeff. d’absorption ramené à la masse (en chimie)

-coefficient d’absorption spécifique (ou monochromatique) = coeff. d’absorption ramené à une longueur d’onde

-coefficient d’absorption surfacique = coeff. d’absorption ramené à une section

-coefficient d’absorptivité = idem coeff. d’absorption, mais réservé aux rayonnements thermiques

-flux absorbé = puissance absorbée

-flux surfacique (éventuellement spatial) absorbé = flux absorbé par section (et éventuellement par angle solide)

-indice d’absorption = rapport entre (Puissance absorbée / Puissance incidente)

-pouvoir absorbant (ou pouvoir d’absorption) = Puissance absorbée / Puissance du corps noir dans les mêmes conditions

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-action

En Physique, l’action est une grandeur exprimant le produit  force x vitesse  (soulignant l'importance active de la masse quand elle est en mouvement).

C'est d'ailleurs aussi un moment d'impulsion, d'où le terme synonyme de "potentiel d'impulsion"

 

L'action (pour une particule) est l'intégrale  t1t2dt L

 

où t est le temps et L le Lagrangien

 

Equation de dimensions structurelles : L 2.M.T -1      

Symboles de désignation : a (et h pour la valeur particulière dite "constante de Planck", utilisée surtout en physique des particules)        

Unité S.I.+ utilisée en mécanique: le Joule-seconde (J-s)

et en Physique particulaire h (qui vaut 6,626.10-34 J-s)

 

Nota: le mot action est aussi utilisé trivialement pour exprimer qu'il y a une notion active dans tel phénomène :

-action et réaction d'une force

-action de masse en chimie

-action d'un champ - ce qui signifie "présence avec effet énergétique d'un champ"

-action de la température, ce qui signifie "effet de la température"....)

 

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-activation

L'activation n'est pas une grandeur, c'est une situation exprimant les causes de variation d'un phénomène.

Il y a donc diverses activations énoncées ci-après

En outre, chacune de ces activations peut recevoir des adjectifs comme :

-massique (si cela concerne la masse incluse dans le phénomène en cause)

-volumique (si celà concerne son volume)

-corpusculaire (si cela concerne l'infiniment petit

-ou etc

 

ACTIVATION CHIMIQUE

Divers types d'activation sont nécessaires pour lancer ou favoriser les réactions chimiques-- ce sont des phénomènes permettant de faire varier l’état d’équilibre de la réaction chimique grâce à un apport d'énergie

Cette transformation d'état se fait soit dans le sens métastabilité >> stabilité,soit le contraire.

Il y a activation quand l'énergie provient de l’adjonction de nouveaux constituants >>>

-soit purement chimique mais par l’adjonction de nouveaux constituants en grande quantité (ces corps jouant alors aussi un rôle de solvant, de diluant)

-soit purement chimique mais par l’adjonction de nouveaux constituants en petite quantité (d’où en général une consommation immédiate desdits apports)

-soit encore en rôle catalytique (se retrouvant en fin de réaction identiques à ce qu’ils étaient au début)

-soit enfin d'ordre enzymatique

Ces diverses activations entraînent l’apparition de nouvelles structures (soit des nouveaux corps, dits"complexes", soit des scissions moléculaires -comme des radicaux ou des ions- soit des molécules à énergie activée)

 

ACTIVATION de CHOC

L'énergie est apportée par des molécules "actives" ou par des collisions (gaz) ou interpénétrations (liquides, solides) provoquant des échanges énergétiques permettant le démarrage de la réaction. Voir loi d'Arrhénius

 

ACTIVATION CORPUSCULAIRE 

L'activation corpusculaire est l'énergie qu'une particule doit fournir pour franchir une barrière de potentiel

-si l'obstacle formant barrière n'est pas électriquement chargé, il implique une énergie (loi de Newton): Eo = m².G / Ω.l

avec Eo(J)= barrière de potentiel énergétique newtonien, en un lieu

m(kg) = masse de l'obstacle pour une particule de rayon l(m)

Ω(sr)= angle solide d'interaction (en général 4 stéradians) et G = constante de gravitation [8,385.10-10 m3-sr/kg-s²]

-si l'obstacle est électriquement chargé (barrière dite coulombienne >>>

loi de Coulomb)

Eo = Q1.Q2 / Ω.ε.Σlr

avec Q1, Q2 (C)= charges électriques respectives de la particule incidente et du noyau obstacle

 Ω (sr)= angle solide dans lequel s'exerce l'interaction

Σlr(m)= somme des rayons (de la particule et du nucléon ciblé)

ε(F/m-sr)= constante diélectrique ambiante

 

ACTIVATION ELECTRIQUE

Il y a activation électrique quand une circulation de corpuscules se fait entre deux électrodes ou deux niveaux

Exemple: l'énergie d'activation pour un semi-conducteur est l'énergie nécessaire pour créer la fonction de semi-conduction (au niveau des couches d'électrons)

Elle est de l'ordre de 1 à 5 eV

 

ACTIVATION PHOTONIQUE

L’énergie est portée par le truchement de rayonnements ou d’ondes (avec un minimum de 1016 photons par seconde)

 

ACTIVATION PHYSIQUE

Elles apportent de l’énergie par le truchement de rayonnements ou d’ondes

 

ACTIVATION THERMIQUE

L'énergie est apportée soit par des rayons à effet thermiques ( U.V. par exemple), soit par des acides forts ionisants, donc thermifiants

Soit la chaleur entraîne la transformation chimique des composants

 

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-activité

Une activité exprime généralement les variations de diverses énergies ou structures.

On distingue :

-les activités fluidiques voir chapître spécial

-l'activité optique exprimant la propriété d'un matériau qui fait tourner le plan de polarisation (c'est alors un synonyme de pouvoir rotatoire)

Certaines substances transparentes (dites optiquement actives) , sous certaines conditions, font tourner d’un angle θ , le plan de polarisation d’une lumière polarisée qui les traverse

-l'activité solaire exprimant les variations énergétiques du soleil (dont celle de son champ magnétique)

-l'activité terrestre (surtout la volcanique), exprimant le changement perceptible de cohésion des sols

-la radioactivité voir chapître spécial

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-admittance

Admittance est un terme générique indiquant une facilité d’acquisition d'énergie

C’est une grandeur inverse d’une impédance (et d’une résistance)

-admittance électrique

Dimension L-2.M-1.T3.I2

C'est l’inverse de l’impédance électrique (cas du courant alternatif)

-admittance énergétique  (dimension L-2.M.T)

--d’une part en acoustique, c’est l’inverse de l’impédance acoustique, soit 1 / Za

--d’autre part en optique, où elle exprime une facilité d’expression de l’énergie lumineuse des photons

-admittance visqueuse (nommée en général fluidité)

Dimension  L.M-1.T)

 

L’admittance présente un cas particulier nommé conductance (même dimension)

–-en magnétisme (c’est la conductance magnétique, dimension L-2.M-1.T.I2), inverse de la résistance magnétique S*

–-en thermique (c’est la conductance thermique, dimension L-2.M-1.T3.Q), inverse de la résistance thermique Q*

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-affaiblissement

En Physique, affaiblissement est synonyme d'atténuation

On utilise 2 notions pour son étude :

La CONSTANTE (ou COEFFICIENT) d'AFFAIBLISSEMENT

Cette constante est l'inverse d'une longueur. C'est pourquoi on dit parfois «coefficient linéique d'affaiblisement»

Equation aux dimensions structurelles :  L-1 (longueur inverse)       Symbole Jb

Unité S.I .+ : le m-1

 

-pour l'électricité (en alternatif)

dans une ligne parcourue par un courant électrique, pour tenir compte des pertes liées à l'écoulement du courant , on définit

J= [σ’.R / l]1/2

où Jb(m-1)= constante d’affaiblissement d’une ligne de longueur l(m), parcourue par un courant alternatif

R(W)= résistance totale du circuit électrique

σ‘(S/m)= conductance linéique du circuit

Jest aussi telle que (l.Jb) soit proportionnel au logarithme du rapport d'amplitudes du signal sur une ligne

 

-pour les ondes acoustiques

c'est l'expression de la diminution du son en fonction du milieu :

J= Za.m / v.S       et J= ρ'.Za/ f

avec Jb (m-1)= coefficient d’atténuation (ou d’affaiblissement)

Za(m²/kg-s)= impédance acoustique

v(m/s)= vitesse du son

m(kg)= masse du fluide traversée

ρ'(kg/m3)= masse volumique du milieu

f(Hz)= fréquence du son

S(m²)= section

 

-pour les ondes lumineuses

la constante exprime l’affaiblissement des phénomènes ondulatoires lumineux et on l’utilise dans la formule de l’absorption:

b= e-Jb.l

ba est le coefficient d'absorption

et Jb = coefficient d'affaiblissement qui vaut 2f.n* / c  

où f(Hz)= fréquence, n*(nombre)= indice de réfraction du milieu et c(m/s)= vitesse de la lumière dans le vide

 

Le FACTEUR d’AFFAIBLISSEMENT

est un rapport entre les puissances (ou énergies ou intensités) entre la fin et le début d'un phénomène qui s'atténue.

C'est: F’= (P1/ P0) = (P’1/ P’0) = rapport entre les puissances P (ou les intensités P') après(1) et avant (0) l’affaiblissement (ou atténuation)

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-amortissement

Un amortissement est l’évolution d’un phénomène vibratoire, survenant alors qu’il n’est plus énergétiquement entretenu. Alors il subit une diminution d’énergie (par exemple énergie cinétique perdue par frottement -ou énergie perdue en effet Joule, etc...), d’où diminution de l’amplitude de l’onde porteuse

Il est spécifié à travers :

 

UNE CONSTANTE (ou COEFFICIENT) d’AMORTISSEMENT

c'est une variation de la fréquence (symbole fa et dimension T -1)

 

 

UNE CONSTANTE de TEMPS

C'est l'inverse de la constante d'amortissement, donc c'est la durée d’amortissement d’un phénomène périodique

Equation de dimensions : T   Symbole de désignation : t0   Unité = seconde(s)

 

UNE PSEUDO-PÉRIODE

C'estts , la variation de la structure de sa période

 

UN FACTEUR de QUALITÉ

C'est F’q , le rapport -non dimensionnel- exprimant l’évolution énergétique comparative du système

 

UN FACTEUR d’AMORTISSEMENT

C'est F’s (dit aussi degré d’amortissement), qui est l’inverse de F’q ci-dessus

 

L'AMORTISSEMENT PROPREMENT DIT

Tout système a une équation de trajectoire du genre :

m.γ + M*.v + W'd.l = 0

où m(kg)= masse

γ(m/s²)= accélération

v(m/s)= vitesse

W'd(kg/s²)= constante de rappel

M*(kg/s)= coefficient de frottement visqueux

Si le frottement (donc l’amortissement) est faible, la solution (équation du déplacement de faible envergure autour de l’équilibre) est

l = e-ωt/ θ .lA .sin(ωt + φ)

où lA(m)= amplitude de l’oscillation

f(s-1)= fréquence

θ(rad)= angle plan de rotation  (et ω = vitesse angulaire, en rad/s)

φ(rad)= angle de phase d’origine

S'il y a amortissement:

θ / ω = to (constante de temps) et lé = e-to.lA.sin(ωt + φ) : c’est une fonction sinusoïdale exponentielle amortie et l’élongation lA oscille

 

L’amortissement est dit "critique"quand le régime initialement oscillatoire devient apériodique

 

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-amplification (terme général)

Une amplification est une augmentation énergétique, grâce à des apports de l’environnement extérieur

-amplification pour ondes

L'amplification traduit l'augmentation de l'énergie d'une onde pendant son parcours

-amplification en électricité

--Le coefficient d'amplification est i*h = (rapport logarithmique de puissances d'entrée et de sortie)exprimé en Bels

--Le facteur d'amplification est le rapport

F’h= signal d’entrée (électrique) / signal de sortie (mécanique).

Il peut représenter un rapport énergétique (le mot signal pouvant s’appliquer à des intensités, des puissances, des potentiels)

Pour des tubes électroniquesce facteur est plutôt affecté au potentiel d’anode Ua (plaque) comparé au potentiel de grille Ug

Le facteur d'amplification est alors  F'h Ua Ug

ou encore par l'expression F'h Yt.R    où Yt(S)= admittance de pente et R(ohms)= résistance interne. Il vaut usuellement de 5 à 100

Mais pour une triode -avec grille- il intervient dans P = (U Ug ) / F'h ).ic

où Ua et g sont les potentiels anode et grille, ic l’intensité cathodique et P la puissance

-pour un transistor le facteur d’amplification est

F’h = (courant collecteur)/(courant de base) Il peut être > 100

--le gain d'amplification est γ* = quotient d'un rapport de tensions ou d'un rapport de résistances de l'ampli

--le pouvoir d'amplificationest lerapport entre une grandeur de sortie et la grandeur similaire grandeur d'entrée d'un amplificateur

-amplification en électrotechnique

--Le facteur d’amplification est le rapport

F’a = signal d’entrée (électrique) / signal de sortie (mécanique).

Il peut représenter un rapport énergétique (le mot signal pouvant s’appliquer à des intensités, des puissances, des potentiels)

Pour des tubes électroniques, ce facteur est plutôt affecté au potentiel d’anode (plaque).

Sa valeur est donnée par l'expression F'a Yt.R   où Yt(S)= admittance de pente et

R(ohms)= résistance interne.

Il vaut usuellement de 5 à 100

--Le coefficient d'amplification est par contre :

i*= (rapport logarithmique de puissances d'entrée et de sortie) exprimé en Bels 

 

-amplification en optique

Synonyme d'amplification optique, le coff. d'amplification est le rapport yentre 2 tangentes d’angles de vue d’un objet >>>:

-la 1° tangente est celle de l’angle qi sous lequel on voit l’objet, à travers l’instrument d’optique

-et la 2° tangente est celle de l’angle qn sous lequel est vu le même objet, à l’oeil nu, au punctum proximum (# 25 cm)



-amplification en thermique

Le coefficient amplificateur thermique (cas de création de chaleur par une pompe à chaleur) est le rapport :

(quantité de chaleur affectée au chauffage) / (travail fourni à la pompe)

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