FORMULES de PHYSIQUE
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G8.NOTIONS TRES GENERALES
Un système mécanique holonome a des liaisons qui ne dépendent pas de sa vitesse
-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 C = Q / 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’ = Eq / 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
CAPACITANCE est le terme exprimant une capacité linéique
Il est souvent confondu avec CAPACITE qui se dit ‘’capacitance’’ en langues anglo-saxonnes
Il reste toutefois opportun d’utiliser :
-la capacitance électrique qui est une capacité électrique linéique
-la capacitance électrique spatiale qui est une capacité électrique linéique et spatiale, dont l’appellation usuelle dans le vide est la permittivité
-la capacitance acoustique, qui est une capacité mécanique linéique
-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 un emasse 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
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 on a hélas pris souvent l'habitude d'utiliser le simple mot "charge" en raccourci de ''charge surfacique'' (ce qui signifie pression)
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 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 (car celle-ci exprime une pression)
-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 résitance des matériaux, ne pas confondre le coefficient de sécurité, avec la limite de sécurité qui est une contrainte (pression) à laquelle s'applique justement le susdit coefficient sécuritaire yp
yp = ns / 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 yp en 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
-conservation (en Physique)
La conservation est 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...)
-constantes en Physique
CONSTANTE
Voir aussi tableau des principales constantes en annexe
Par définition, le mot constante implique la notion d'invariabilité, donc ne dépendant ni des conditions d’expérience, ni du choix des unités de mesures, ni même du temps.
Toutefois le sens de ce mot a dévié en Physique, où on le rencontre sous 3 acceptions :
1.une constante vraie (ou pure, ou stricte) est un nombre abstrait, comme par exemple :
-un rapport fixe entre 2 grandeurs de même nature (la constante ∏ = rapport entre 2 longueurs ou une constante de rendement = rapport entre 2 énergies.....)
-un coefficient de changement d’unité de mesure (ex. la constante 4,18 est ’équivalent mécanique de la chaleur)
-un nombre fixe, résultant d’une formulation mathématique, par exemple la constante d’Euler qui est la limite d’une "suite" de valeurs
2.une constante du mouvement
Le mot constante indique qu'il s'agit d'une grandeur (cependant dimensionnelle) qui ne varie pas pendant la durée de l'un de ses mouvements C'est l'intégrale d'une équation d'évolution ne dépendant 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 la valeur particulière d'une grandeur
Il s'agit ici aussi d'une fausse constante, car la valeur particulière prise par une grandeur dans certaines conditions d’expérience-ou à travers tel système particulier d’unités, ou même encore, dans un cas limite-ne représente qu'un cas d'espèce, fréquemment rencontré.
Ce n'est qu'une valeur chiffrée, occasionnelle !
Dans cette famille de fausses constantes (qui sont toutes dimensionnelles) on trouve les grandeurs dénommées (illogiquement) "constantes universelles" comme l'angle pi, 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 semble-t-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 Boltzmann, valeur particulière d'une entropie (= 1,3806503.10-23 J/K)
-la constante de charge de l'électron, qui est une 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 qui est une valeur particulière (évolutive) d'un angle solide surfacique (1,1.10-51 sr/m²)
-la constante de Dulong-Petit, qui est une valeur particulière de chaleur molaire (6,4.J/mol)
-la constante d'Einstein, qui est une valeur particulière de vitesse (2,99792458.108 m/s)
-la constante de Faraday, qui est une valeur particulière de charge molaire (+ ou - 9645 C/mol selon les corps)
-la constante des gaz parfaits (de Gay-Lussac), qui est une valeur particulière de capacité thermique (8,314510 J/K)
-la constante de gravitation, qui est la valeur particulière du facteur de milieu gravitationnel (8,385.10-10 m³-sr/kg-s²)
-la constante molaire des gaz qui est une valeur particulière de capacité thermique molaire (8,314510 J/mol-K)
-la constante de Planck qui est une valeur particulière d'action (6,62606876.10-34 J-s)
-la constante de Planck réduite qui est une valeur particulière d'action angulaire (1,0545716.10-34 J/-s/rad)
-la constante de Rydberg, qui est une valeur particulière de longueur inverse (1 à 2.107 m-1, selon les corps)
-la constante de Stefan-Boltzmann, qui est valeur particulière d'une grandeur de rayonnement (5,67040.10-8 W/m²-K4)
-la constante de permittivité, qui est une valeur particulière de capacitance spatiale (8,854187817.10-12 F/m-sr)
-la constante de Wien, qui est la valeur particulière d'une grandeur thermique de dimension complexe (4,071.10-6 W/m³-sr-K5)
LE MYTHE des RELATIONS ENTRE les CONSTANTES FONDAMENTALES
Les constantes dites universelles ou fondamentales sont celles, parmi les grandeurs ci-dessus, qui apparaissent fréquemment dans les équations d'interactions
Elles interviennent pour exprimer que "dans telles conditions particulières, le monde est fait comme cela".
En fait, elles ne sont que le reflet de dispositions spécifiques de l'univers, envers certaines grandeurs ou conditions qui le décrivent.à un certain moment
Certaines personnes sont tentées de croire qu'il existe des relations intimes entre ces diverses valeurs spécifiques, surtout entre celles dites ''vraiment fondamentales", à savoir (exprimées en unités S.I.+) >>>
Constante de gravitation(G)= 8,385.10-10 // Constante d'Einstein(c) = 2,99792458 .108 // Constante cosmologique (K?) = 1,1.10-51// Constante de Boltzmann(kB) = 1,3806503. 10-23 // Constante de Planck(h) = 6,62606876.10-34// Constante de structure fine(aé) = 7,3.10-3
En fait toute relation numérique entre elles est illusoire. Les divers triturages possibles entre toutes les valeurs numériques des constantes dites fondamentales ci-dessus, n'ont jamais montré une quelconque relation magique qui les relierait
Voir aussi le chapitre sur "10 puissance 122"
-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
-dix puissance 122
Il rôde en Physique un thème ésotérique autour du nombre 10122 (dix puissance 122) qui représenterait une relation entre des grandeurs fondamentales de la Physique.
Mais personne n'ose trop formuler d'où sort ce nombre ? Et les plus attentives des recherches relationnelles -et rationnelles- entre les diverses constantes fondamentales n'ont jamais laissé apparaître ce nombre (même lointainement)
On peut seulement remarquer que quelques notions comparatives approchent ce nombre, mais ce ne sont pas des relations entre des constantes fondamentales, quelles qu'elles soient
Exemples anecdotiques
1. Le comparatif extrême entre la plus petite masse concevable (dite de Wesson et valant # 1,5.10-68 kg) et la plus grande masse envisageable (masse de l'univers soit # 1053 kg) est # 10122
2.On sait aussi que le nombre maximal d'informations que l'univers peut enregistrer est de # 10122 (voir le chapitre Information)
3.En triturant quelques valeurs extrêmales, on peut aussi approcher ce nombre:
--par exemple le nombre de nucléons supposés en proximité totale (et bien serrés en covolume dans 1 m3) est de # 10-44/m3 et comme l'univers fait # 2.1078 m3 le rapport donne 10122 places disponibles -mais cette notion ne représente rien de concret-
--la section de l'univers actuel (de rayon 1,3.1026 m) comparé à la section de l'univers à l'époque du mur de Planck (rayon 1,6.10-35 m) donne effectivement # 10122
mais qu'est-ce que cette comparaison représente ?
--la densité volumique d'énergie au temps de Planck (2.1097 J) comparée à la densité d'énergie actuelle de l'univers (8,2.10-26 J) donne aussi environ 10122, mais pourquoi cette comparaison nous intéresserait-t-elle ?
--d'autres exemples aussi douteux veulent faire intervenir des notions comme l'énergie due à la constante cosmologique du vide, ou les masses quantiques cosmiques et autres termes flous
Mais toutes ces curiosités ne sourdent pas de quelconques "relations" entre les diverses (et bien connues) constantes dites fondamentales.
10122 n'apparaît dans aucune relation énergétique ni structurelle de l'univers
-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*
La force qui s'exerce entre 2 plaques conductrices est causée par leur proximité*
La longueur d'onde d'un photon primaire (par diffusion) est déterminée par la liberté* d'une particule
La différence de fréquences d'une onde entre son point de départ et son point d'arrivée dépend de son type de mouvement*
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
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*
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
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
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
Il concerne la force créée par un vent* heurtant un obstacle
Pour un empilage de matériaux diélectriques différents, il donne la relaxation (retour à l’équilibre) après application d'un voltage alternatif*
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
Il s'agit de luminescence à réémission rapide*
similaire à l'effet Kelvin
C'est une transformation d'énergie lumineuse en énergie électrique (un photon* d'un rayonnement électromagnétiqiue extrait un électron du métal)
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
Propriété d’un diélectrique qui se polarise sous contrainte mécanique*
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)
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*
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
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)
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
C'est la variation de pression entre 2 fluides séparés par un élément restrictif*, avec présence de chaleur
Quand des particules rencontrent une barrière* de potentiel, elles peuvent vaincre (partiellement) la barrière, en se comportant comme des ondes
Une aspiration (baisse de pression) est créée par un liquide en mouvement*, créant une aspiration du fluide externe vers l’intérieur du tube
Il s'agit de la démultiplication des raies (dédoublement --ou même détriplement)-- d'émissions spectrales atomiques sous action d'un champ magnétique B*
-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 Gm la 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
-équation
Equation est un terme usuel de mathématiques, usité en Physique en synonymie de "formule" ou "relation" ou "loi"
-facteur en Physique
En Physique, il existe 2 types de Facteurs
1.FACTEUR, SYNONYME de COEFFICIENT >>
c'est un rapport (adimensionnel) entre 2 grandeurs similaires et on y trouve les cas particuliers suivants >>>
-facteur d'affaiblissement (F'a) voir chapitre atténuation
-facteur d'amortissement (F's) voir chapitre oscillation
-facteur d'amplification (F'h )voir chapitre information
-facteur d'atténuation (F'a) voir chapitre atténuation
-facteur de Boltzmann (F'B) voir chapitre spécial sous ce nom
-facteur de bruit voir chapitre bruit
-facteur de charge voir chapitre décrochage d'un avion
-facteur de contre-réaction (--) voir chapitre contre-réaction
-facteur de couplage (F'0 ) voir chapitre inductance(mutuelle)
-facteur de crête (1,414) voir chapitre circuit en courant alternatif
-facteur de diffusion (F'd) voir chapitre diffusion (généralités)
-facteurs de directivité (F'y) voir chapitre directivité
-facteur de dispersion (1-F'²o) voir chapitre inductance
-facteur d'échelle (F'é) voir chapitre expansion de l'univers
-facteur d'encastrement (F'c) voir chapitre directivité (acoustique)
-facteur de fission (r5) voir chapitre Éénergie nucléaire
-facteur de forme voir circuit alternatif
-facteur de fréquence (K0 ) voir chapitre vitesse de réaction
-facteur de friction voir chapitre écoulements réels
-facteur gyromagnétique (F'g) voir chapitre énergie spatiale (particules)
-facteur d'insonorisation (i*i) voir chapitre données physiologiques acoustiques
-facteur de luminance (F'u ) voir chapitre luminance
-facteur de multiplication (ou de proportionnalité) (--) terme classique de mathématiques (multiplicateur)
-facteur de puissance (cos ?) voir chapitre impédance électrique
-facteur de qualité (F'q ) voir chapitre amortissement
-facteur de réactance (sin ?) voir chapitre impédance électrique
-facteur de réflexion (F'o ) voir chapitre superposition ondes
-facteur relativiste (F'n ) voir chapitre relativité
-facteur de résolution (F'r ) voir chapitre Résolution
-facteur spectral de transmission lumineuse (y?) voir chapitreTransmission lumineuse
-facteur de transmission (yt) voir chapitre Fibre optique
-facteur de visibilité relative (F'v) voir chapitres œil et Visibilité
2.FACTEUR, SYNONYME de "CARACTÉRISTIQUE D’UN PHÉNOMÈNE"
C'est alors une notion dimensionnelle. On utilise cette notion dans >>>
-facteur de Coriolis (--) voir chapitre accélération de Coriolis
-facteur électroacoustique (b*) voir chapitre réception acoustique
-facteur de distorsion (F'x) voir chapitre distorsion
-facteur de force (Tf) voir chapitre induction magnétique
-facteur d'intensité de contrainte (W'f) voir chapitre limites (résistance des matériaux)
-facteur de Landé (F'L) voir chapitre facteurs gyromagnétiques
-facteur de mérite électrique (F'm) voir chapitre condensateur (énergie volumique)
-facteur de milieu (∏) voir chapitre spécial sous ce nom
-facteur(s) de Van der Waals (K2 & 3) voir chapitre gaz réels