G8.NOTIONS TRES GENERALES

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

 

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-capacités et capacitances

CAPACITE a le sens général de "stockage" mais hélas les définitions ne sont ni similaires, ni cohérentes dans les divers domaines de la Physique

La capacité d'un accumulateur

est le stockage maximal de charges électriques dans un appareil nommé accumulateur

C’est dimensionnellement T.I. donc= charge électrique Q = t.i [temps xintensité]

La capacité de charge (ou capacité porteuse)

est le stockage d'une famille d'objets quelconques que peut supporter un milieu (des masses, des voitures, des animaux, des activités sociales.…)

La capacité de charge d’un électro-aimant est la masse qu’il peut soulever

La capacité dynamique

est un terme flou, exprimant les possibilités (pour un haut-parleur) de grouper les meilleurs paramètres permettant de donner la meilleure qualité auditive (ces paramètres étant l'impédance, la puissance, la réponse, les niveaux sonores.....)

La capacité électrique

est le stockage de charges électriques dans un condensateur, ce qui est fonction du voltage 

Dimensionnellement, capacité  =L-2.M-1.T4.I2    U [charge / voltage]

La capacité mécanique

est une masse en mouvement, comparée au carré de sa vitesse

C’est donc dimensionnellement L-2.M.T2 capacité = m / v²

En acoustique, c’est le passage d'une masse d’air, comparée à la vitesse du son

Pour les champs quantiques, c’est (charge induite)² / énergie du boson de jauge

La capacité thermique

est le stockage de chaleur en fonction de la température

C’est dimensionnellement L2.M.T-2.Q-1   c’ = E/ ΔT = [chaleur / (variation de température]

On utilise aussi les variantes de capacité thermique massique (= en fonction aussi de la masse)

et capacité thermique molaire (en fonction aussi de la quantité de matière)

La capacité volume

est le volume maxi de fluide qu'un récipient peut contenir —alors que le volume proprement dit est le contenu réel constaté dedans--

Exemples : le boisseau US a une capacité de 3,524.10-2 m³ et la capacité d’un trou noir est le volume total qu’il peut engloutir

 

CAPACITANCES

Capacitance est le terme synonyme (sauf en thermique) de capacité linéique (capacité répartie sur une certaine distance)

-pour l’électricité, c’est la capacitance électrique (dimension L-3.M-1.T4.I2)

-pour l’acoustique, c’est la capacitance acoustique (dimension L-3.M.T2)

-en thermique, c’est la capacitance thermique (dimension L-3.M-1.T4.Q)

-et la capacité linéique thermique (qu’il ne faut pas appeler capacitance) a pour  dimension L.M.T-2.Q-1

 

Relation entre les capacitances (acoustique et électrique)

Z= Zc. γ'²

où Zp(m²/kg-s)= capacitance acoustique

Zc(Ohm)= capacitance électrique

γ'(C/kg)= rapport gyromagnétique

 

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-charge (en Physique)

En Physique, le mot charge a plusieurs acceptions :

CHARGE d'INTERACTION

Il s’agit d’une caractéristique spécifique d’une particule, permettant son interaction avec d’autres particules externes (similaires ou non)

--Cet élément peut être inducteur (comme une charge mésonique, une entité d’induction électrique P , une charge magnétique d’induction...)

--Il peut aussi être induit (ou d’excitation), comme une masse m, une impulsion Q’, une charge (ou pôle) électrique Q ou un pôle magnétique (K)

Exemple : la charge d’un condensateur est un grand nombre d'entité-charges électriques induites (Q) dans un appareil nommé condensateur

Autre exemple : une charge d’espace est un groupe de charges électriques présentes dans une zone limitée; quand cette zone est un élément diélectrique, l’ensemble des Q+ et des Q- peuvent être issus des dipôles d’initiation, de certaines déformations, d’impuretés ioniques, de dissociations, de polarisation en surface….

 

CHARGE THERMIQUE

C'est l'équivalent thermique de la masse (en gravitation) ou de la charge électrique

Equation aux dimensions structurelles : T.Θ1/2          Unité S.I.+ : la seconde-(Kelvin)1/2

 

CHARGE en MÉCANIQUE  

Au sens strict, une charge est un poids (donc une force)

Exemples >>> la charge d'un treuil, une charge de traction, une charge ponctuelle, une charge utile....

MAIS hélas, le simple mot "charge" est souvent pris, dans le langage courant, pour l’abréviation de ''charge surfacique'' (qui est une pression et pas une force)

 Et donc quand on lit : charge de rupture, il faut comprendre charge surfacique de rupture

--quand on lit charge unitaire, il faut comprendre charge surfacique unitaire

--quand on lit charge critique, il faut comprendre charge surfacique critique

--quand on lit charge d’un plancher, il faut comprendre que c’est la pression qu'il peut supporter

 

CHARGE EN HYDRAULIQUE

Même remarque que ci-dessus : au sens strict, une charge est un poids

Mais en langage pratique (abrégé) une charge est devenue une charge surfacique (c'est donc ici aussi, une pression)

--par exemple la perte de charge est une diminution de pression

--et du coup, on trouve aussi le terme charge correspondant à une hauteur d'eau (qui est une unité exprimant une pression)

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-coefficient de sécurité

Un coefficient de sécurité est un pourcentage affecté à la valeur d'une grandeur, afin que celle-ci soit utilisable en toute sécurité dans la pratique

Notion utilisée pour la résistance des matériaux (câbles, poutres, sols....), pour les pressions (ballons, vaisseaux sanguins...), pour les températures (criticité, magnétisme...), pour l'électricité (disjoncteurs, distances....), etc

Synonymes : facteur de sécurité, taux de travail (en R.d.M)

Coefficient sans dimension, symbole (yp), il est calculé empiriquement d'après les expériences antérieurement mesurées, afin de ne pas avoir de doute sécuritaire d'emploi

 

SECURITE en RESISTANCE des MATERIAUX

En résistance des matériaux, ne pas confondre le présent coefficient de sécurité, avec la limite de sécurité qui est une contrainte (pression) à laquelle s'applique justement ledit  coefficient sécuritaire yp

y= n/ nd

où yp(nombre)= coefficient (facteur) de sécurité

ns(N/m²)= limite de sécurité (ou contrainte de sécurité ou limite recommandée ou contrainte limite de travail)

nd(N/m²)= contrainte en frange de zone de déformation permanente (d'élasticité)

yp est différent selon qu’il s’agit de compression, de traction, de flexion ou de cisaillement

Valeurs moyennes de yen traction >>>

# 0,10(pour bois et roches)-- 0,25 à 0,80 (pour métaux)

Pour les soudures à l’arc, on applique également ce coefficient (0,55 à 0,95 selon les cas)

Au flambage, (yp) vaut 4 à 5(aciers)--5 à 6(bois)--7 à 10(fonte)

 

-la marge de sécurité est une notion déduite de ci-dessus :

c'est (1- yp)

 

SECURITE en ELECTRICITE, en AUDITION, en TURBIDITE, en CONGELATION ALIMENTAIRE, en DOSIMETRIE....

Il existe des coefficients sur ces diverses grandeurs, aboutissant souvent à établir des normes donnant les limites chiffrées d'utilisation sécuritaire (variables selon les pays)

Voir chaque paragraphe ici cité

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-condenseur

Le condenseur optique (parfois dénommé abusivement condensateur), est un appareil optique composé de lentilles et miroirs, concentrant la lumière sur une surface réduite (il y a donc réduction du champ optique)

Nota : il existe aussi un condenseur thermique (appareil où se produit un changement d'état >> un gaz (ou vapeur) compressé s'y transforme (suite à condensation) en liquide fraîchi 

Voir chapitre pompe à chaleur

 

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-condition (terme de PHYSIQUE)

Condition est un mot utilisé pour préciser que certains paramètres sont nécessairement imposés dans telle expérience

-les conditions normales

On a tendance à vouloir normaliser la valeur de la température et celle de la pression atmosphérique rencontrées dans les expériences courantes. Mais hélas ces normes divergent :

--pour la pression, la base est à peu près partout acceptée à 1 atm. (soit 1,013.105 Pa)

--pour la température, c’est au contraire disparate :

c’est 0°C (pour les normes T.P.N  ou C.N.T.P ou S.T.P)

c’est 15°C (pour les normes I.S.A. et Aviation civile)

c’est 20°C (pour les normes  N.T.P. et conditions dites ambiantes)

c’est 25°C (pour la norme S.A.T.P. dite de standard ambiant) 

 

-la condition de cohérence

précise -en optique- quelles caractéristiques de la source de lumière permettent l’apparition d’interférences

 

-la condition de Bragg

définit les limites pour qu’il y ait réflexion optique dans un réseau cristallin

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-conservation (en Physique)

La conservationest le maintien d'une valeur fixe pour une grandeur, alors que certains paramètres varient. (Quand il y a mouvement, on dit plutôt continuité)

 

On distingue les conservations des grandeurs ci-après

-conservation d’aimantation ou hystérésis- Voir chapitre Aimantation

-conservation de la charge- Voir chapitre Charge électrique

-conservation du débit - Voir chapitre Ecoulements

-conservation de l’énergie / déformation élastique- Voir Résistance des matériaux

-conservation de densité volumique de chaleur- Voir chapitre Chaleur

-conservation de l’énergie - Voir tous chapitres parlant d'Énergie

-conservation de l’énergie d'un système (système  dit conservatif quand il conserve son énergie sous la même forme, sinon il est dissipatif)

-conservation des forces  Voir chapitre Forces

-conservation du magnétisme- Voir chapitre Magnétisme

-conservation de la malléabilité- Voir chapitre Malléabilité

-conservation de la masse- Voir chapitres Masse et Ecoulements

-conservation du moment cinétique- Voir chapitre Moment cinétique

-conservation de la parité- Voir chapitre Parité

-conservation de la puissance - Voir chapitre Circuit électrique (en alternatif)

-conservation de la quantité de mouvement Voir chapitres Choc, Impulsion, Quantité de mouvement

 

A l'inverse, des grandeurs non conservatives sont celles qui varient quand des contraintes extérieures les modifient (par ex. des forces de frottement, des chocs...)

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-constantes en Physique

Voir aussi tableau des principales constantes en annexe

Par définition, une constante ne varie pas, ni avec les conditions d’expérience, ni avec les unités de mesures, ni dans le temps.

Toutefois ce mot a été utilisé à tort et à travers au XX° siècle et des abus de langage ont inséré sous cette appellation des notions fort diverses :

1.une constante vraie (ou pure, ou stricte) est un nombre abstrait, comme par exemple :

-un rapport fixe entre 2 grandeurs de même nature (le nombre p = rapport entre 2 longueurs)

-un coefficient de changement d’unité de mesure (tel l’équivalent mécanique de la chaleur = 4,18)

-un nombre fixe, résultant d’une formulation mathématique, par exemple la constante d’Euler qui est la limite d’une "suite"

 

2.une constante de mouvement

C'est déjà une terminologie abusive, car il s'agit d'une valeur dimensionnelle. A savoir une grandeur ne variant pas pendant la durée d'un certain mouvement (c'est l'intégrale d'une équation d'évolution et qui ne dépend pas du temps dans certaines circonstances particulières)

Ce peut être une énergie interne, ou un HAMILTONIEN (énergie de configuration) ou une composante d'impulsion, ou de moment cinétique...

 

3.une constante exprimant lavaleur particulière d'une grandeur

Il s'agit ici aussi d'une fausse constante, car c’est la valeur particulière prise par une grandeur dans certaines conditions d’expérience -ou à travers tel système particulier d’unités-

Cette valeur n’est constante que pour un cas d'espèce, c’est à dire une valeur chiffrée, occasionnelle et non perdurable !

Dans cette famille de fausses constantes (qui sont toutes dimensionnelles) on trouve les grandeurs dénommées (illogiquement) "constantes universelles" comme la permittivité du vide, la constante de Planck et quelques autres figurant dans le tableau spécial lisible ci-dessus, en exergue

Il faut bien comprendre que ces (fausses) constantes ne sont nullement numériques, comme se doit d'être une constante (par définition) Elles ont des relations dimensionnelles envers d’autres grandeurs.

En outre (et même en outrance), certaines personnes posent, dans les formules, que ces (fausses) constantes sont égales à 1 (le nombre un)

C'est paraît-il pour alléger les formules ?? Mais on en arrive seulement à démontrer que 2+2 = 3, sous prétexte d'axiome de non-dimensionnalité.

Citons les principales valeurs particulières en cause, sous cette fausse appellation de ''constante'' >>

-la constante de Planck, qui est la valeur particulière d'une entropie (1,3806503.10-23 J/K)

-la constante de charge de l'électron, valeur particulière de charge électrique (1,602176462.10-19 C)

-la constante de conversion, qui est une énergie linéaire (3,161.10-26 J-m)

-la constante cosmologique, valeur particulière (évolutive) d'un angle solide surfacique (2,2.10-51 sr/m²)

-la constante de Dulong-Petit, valeur particulière de chaleur molaire (6,4.J/mol)

-la constante d'Einstein, valeur particulière de vitesse (2,998.108 m/s)

-la constante de Faraday, valeur particulière -et en plus variable- de charge molaire (+ ou - 9645 C/mol selon les corps)

-la constante des gaz parfaits (de Gay-Lussac), valeur particulière de capacité thermique (8,314510 J/K)

-la constante de gravitation, valeur particulière d'une grandeur de dimension complexe (8,385.10-10 m³-sr/kg-s²)

-la constante molaire des gaz, valeur particulière de capacité thermique molaire (8,314510 J/mol-K)

-la constante de Planck, valeur particulière d'action (6,62606876.10-34 J-s)

-la constante de Planck réduite, valeur particulière d'action angulaire (1,0545716.10-34 J/-s/rad)

-la constante de Rydberg, valeur particulière de longueur inverse (1à 2.107 m-1, selon les corps)

-la constante de Stefan-Boltzmann, valeur particulière d'une grandeur de dimension complexe (5,67040.10-8 W/m²-K4)

-la constante de permittivité, valeur particulière de capacité linéique spatiale pour le vide (8,854187817.10-12 F/m-sr)

-la constante de Wien, valeur particulière d'une grandeur thermique de dimension complexe (4,071.10-6 W/m³-sr-K5)

 

LES MYTHES RELATIFS aux CONSTANTES UNIVERSELLES

Les constantes universelles apparaissent sous forme de valeurs numériques, à tous les niveaux (particules, mésophysique, cosmologie)

Elles interviennent pour exprimer que "dans telles conditions particulières, le monde est mesurable comme cela". Elles sont le reflet de dispositions spécifiques que l'univers présente de façon permanente (tout au moins à l'échelle des temps que estimons savoir mesurer)

 

Certaines personnes sont tentées de croire qu'il existe des relations intimes entre ces diverses valeurs spécifiques, en particulier sous la forme de l'ésotérique "10 puissance 122". Ceci est totalement illusoire, car aucune relation magique n'existe entre des grandeurs qui sont - par définition-  parfaitement différenciées (par exemple, pourquoi le nombre d'Avogadro serait-il en relation avec la perméabilité ?)

 

D'autres prétendent que si les constantes universelles n'avaient pas ces valeurs, nous n'existerions pas ! Or, pourquoi le monde n'aurait-il pas existé si la température minimale eut été -300 ° C, et si la lumière avait voyagé 10 % moins vite ? L'enchaînement des phénomènes eut été certes différent, mais on aurait des équations de même style et la vie serait malgré tout apparue. Nous serions simplement des "intraterrestres"

 

Certains prétendent encore que les constantes universelles traduisent l'émergence des phénomènes (émergence signifiant passage entre le niveau qu'ils disent "inférieur" -c'est à dire le ‘’milieu vide"- et les niveaux supérieurs dits "interactifs", c'est à dire ceux que l'on sait mesurer)

Or nombre de constantes universelles concernent des propriétés basiques (inférieures !!) de l'univers (comme les facteurs de milieu, les constante cosmologique et de Hubble...) alors que d'autres proviennent au contraire d'expériences actives (vitesse de la lumière, charge de l'électron, nombre d'Avogadro...)

Donc il n'y a pas plus d'incidences émergentes que d'incidences structurelles dans la panoplie

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-discret (en Physique)

Discret  signifie qu’un phénomène prend un nombre fini (donc dénombrable) de valeurs mesurées

La valeur discrète d’une grandeur G est l’une des valeurs du "stock discret" des valeurs qu’elle peut prendre

 

 

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-effet (en Physique)

Le mot effet exprime la conséquence (le résultat) d'une cause*, donc c'est une notion très générale des lois physiques

Les principaux effets sont les suivants :

-l'effet Alfven

La vitesse d'entraînement d'ondes transversales provient de leur présence en milieu magnétique*

-l'effet Casimir 

La force qui s'exerce entre 2 plaques conductrices est causée par leur proximité*

-l'effet Compton

La longueur d'onde d'un photon primaire (par diffusion) est déterminée par la liberté* d'une particule

-l'effet Doppler Fizeau

La différence de fréquences d'une onde entre son point de départ et son point d'arrivée dépend de son type de mouvement*

-l'effet Faraday

Pour un matériau diélectrique soumis à la fois à un champ magnétique Bet à une lumière >> les 2 champs* entrent en résonance (ferromagnétique) et créent des polarisations de lumière

-l'effet de forme

Quelques caractéristiques de construction* d’un électro-aimant peuvent causer des différences de FLUX , nommés "effets de forme"(de frange, de coin, de fuite)

-les effets Fontaine et Knudsen

Pour des fluides séparés par paroi osmotique (thermo-osmose pour les liquides) et soumis à une différence de potentiel électrique,la différence de pression est fonction du potentiel*

-l'effet Hall

Quand un conducteur soumis à un champ magnétique interne B est en outre traversé par un courant perpendiculaire à B, il apparaît une tension perpendiculaire aux 2 champs*

-l'effet Josephson

Un courant arrive à passer à travers 2 couches de matériaux supraconducteurs séparés par une couche très mince d’isolant*, par effet tunnel

-l'effet Joule

Il définit les effets de chaleur créés par la circulation de courant* dans un conducteur électrique

-l'effet Joule-Thomson

Il définit la courbe d’inversion de température dans une détente*

-l'effet Kelvin

Des électrons sont mis en mouvement à la surface d'un conducteur plongé dans un champ électromagnétique*

-l'effet Lamb

Il y a dédoublement de certaines raies d'émission, causées par les fluctuations* d'énergie du vide

-l'effet Langmuir

Il évoque la vitesse moyenne des électrons pour des ondes électroniques de plasma chaud*

-l'effet Larsen

Pour un émetteur électromécanique (type Haut-parleur),apparaît un sifflement, provenant d’un son qui, émis par le haut-parleur, est repris par un micro voisin*, créant des oscillations de résonance

-effet Magnus

Il concerne une force créée en sus de celles exercées sur un corps en mouvement (par exemple un vent* heurtant un obstacle)

-effet Maxwell-Wagner

Pour un empilage de matériaux diélectriques différents, il donne la relaxation (retour à l’équilibre) après application d'un voltage alternatif*

-effet Meissner

Pour des matériaux supraconducteurs de type I soumis à un champ magnétique d’induction B*, le champ induit H reste identique jusqu’à une valeur H1, dite critique

-effet Moesbauer

Il s'agit de luminescence à réémission rapide*

-effet de peau

similaire à l'effet Kelvin

-effet photoélectrique

C'est une transformation d'énergie lumineuse en énergie électrique (un photon* d'un rayonnement électromagnétiqiue extrait un électron du métal)

-effet photorésistif

Dans un semi-conducteur, quand un photon* expédie un électron de la bande de valence vers une bande de conduction, il a une fréquence minimale

-effet piézoélectrique

Propriété d’un diélectrique qui se polarise sous contrainte mécanique*

-effet de pincement

Phénomène survenant dans un tube contenant un fluide conducteur de structure plasmatique,et soumis à un intense* champ électromagnétique.

-effet de serre

Quand on fait le bilan des puissances surfaciques (p*) reçues et émises par notre globe terrestre, on constate une balance positive* de 325 W/m² qu'on dénomme Effet de serre

L'effet de serre est  bénéfique pour réchauffer l'atmosphère à18°C, mais est   maléfique s'il provoque un dépassement de cettevaleur, car la chaleur en excès va créer unréchauffement climatique(les 18° C correspondent à la moyenne de l'atmosphère, sachant qu'au niveau du sol, il n'y en a que 15)

-effet de sol

C'est le terme utilisé pour une aspiration (une baisse de pression) créée par l'air en mouvement quand la vitesse du mobile est élevée*

-effet Stark

Il s'agit de la décomposition du spectre d'atomes soumis à un champ* d’induction électrique E .et qui voient leurs raies spectrales (émises ou absorbées) décomposées

-effet Tcherenkov

Quand une particule entre dans un corps,il peut y avoir émission de photons.Si la vitesse d'entrée v de la particule est supérieure* à la vitesse vs du photon dans le milieu où elle rentre, il se crée une surface cônique lumineuse (similaire à celle d'une onde de choc)

-effets thermoélectriques

Ce sont des variations de température entre 2 matériaux conducteurs d’électricité disposés en contiguité*

On distingue l'effet Peltier, l'effet Seebeck, l'effet Thomson

-effet thermomoléculaire

C'est la variation de pression entre 2 fluides séparés par un élément restrictif*, avec présence de chaleur

-effet tunnel

Quand des particules rencontrent une barrière* de potentiel, elles peuvent vaincre (partiellement) la barrière, en se comportant comme des ondes

-effet Venturi

Une aspiration (baisse de pression) est créée par un liquide en mouvement*, créant une aspiration du fluide externe vers l’intérieur du tube

-effet Zeeman

Il s'agit de la démultiplication des raies (dédoublement --ou même détriplement)-- d'émissions spectrales atomiques sous action d'un champ magnétique B*

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-efficace (en physique)

Efficace est un adjectif spécifiant une valeur particulièreGeff, pour une grandeur périodique G,

Elle est définie ainsi : Geff = (Ga2+ Gb2+ Gc2+.....)1/2

où les G indicés sont les valeurs instantanées prises par G durant 1 période.

Si G est périodique sinusoïdale, Geff est égal à GM/(2)1/2 et GM est la valeur maxi de G

 

Facteur de forme

C'est un coefficient (F') égal au rapport Geff / Gm

(où Geff est la valeur efficace ci-dessus et Gla valeur moyenne arithmétique de G)

Selon que G est périodique sinusoïdale ou toute autre forme de périodicité, le facteur de forme peut être égal à 1, ou /2, ou 2/(3)1/2 , etc

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-équation

Equation est un terme usuel de mathématiques, usité en Physique en synonymie de "formule" ou "relation" ou "loi"

 

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