G6.NOTIONS INTERACTIVES

-attraction (en Physique)

L'attraction est une qualité attachée à des objets qui s'attirent

ATTRACTEUR

C'est l’état de convergence des trajectoires de divers points quand un système est stabilisé dans son évolution

Exemple : un pendule entretenu qui oscille, a une trajectoire constante (d’allers et de retours) autour de son attracteur.

S’il n’est pas entretenu, son attracteur est un point.

Un bassin d’attraction est l’ensemble des conditions qui conduisent à la situation d’attracteur

 

Un attracteur est dit "étrange" quand il perdure dans un système qui cependant devient chaotique.

Les dimensions géométriques des attracteurs étranges sont fractales (non entières) -le corps se promène alors dans l’espace des PHASES sans repasser au même point de PHASE

 

 

ATTRACTION UNIVERSELLE

Il s'agit des forces apparaissant spontanément entre des masses, répondant à la loi de Newton ou (loi de la gravitation) dont l'équation -sous forme ancestrale- est

F = m1.m2/ Ω.l² / G

avec m1et m2(kg)= 2 masses distantes de l(m)

F(N)= force d’attraction gravitationnelle entre les 2 masses

G(m3-sr/kg-s²)= constante de gravitation, permettant une interaction dans 1 angle solide Ω(sr)

 

-exemple d'utilisation de la loi de gravitation sur Terre : calcul de la vitesse de libération de l’attraction terrestre (ou vitesse d'échappement ou 2° vitesse cosmique) : c'est à dire la vitesse à partir de laquelle un mobile peut quitter l’attraction de la Terre

vc2 = [2G.m / Ω.(lr+ ls)]1/2

avec G= 8,385.10-10 m3-sr/kg-s² (constante de gravitation)

m = 5,974.1024 kg (masse de la Terre)

Ω = 4sr (angle solide d'ambiance)

lr = 6,37.106 m ( rayon terrestre)

Is # 3.104 m (altitude de satellisation) donnant la valeur de v = 11.190 m/s

(donc # 40.000 km/h)

Le même calcul, pour le soleil, donne une vitesse de libération de 6,17.105 m/s

 

-grand attracteur : il s’agit d’une zone du cosmos, située au centre du superamas Laniakes,(situé à 1024 mètres de nous) qui comporte un excès massique attirant énormément les galaxies environnantes

 

ATTRACTION ELECTROMAGNETIQUE

C'est le loi similaire à celle de Newton et concernant l'attraction (ou répulsion) entre 2 charges électriques Elle est dite «loi de Coulomb»

Exemple d'utilisation pour un électro-aimant

La loi de Coulomb appliquée est

F = B².S. Ω / μ

si F(N)= force d’attraction d’un électro-aimant (force portante)

S(m²)= surface d’attraction totale des pôles

μ(H-sr/m)= perméabilité magnétique

B(T)= champ d'excitation magnétique

Ω(sr)= angle solide d’interaction

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-effet Casimir

DEFINITION
Si 2 plaques isolantes sont face à face à très faible distance (l), dans un milieu ordinaire: il n’y a pas d’effet particulier

Mais si les 2 plaques sont conductrices (dans les mêmes autres conditions): il y a apparition d'une force entre elles; c'est l'EFFET CASIMIR

Il est dû à la fluctuation de l'énergie du milieu universel (dite Energie du vide)qui laisse apparaître là une partie de son énergie,non mesurable par ailleurs.

Le même phénomène a lieu s'il y a le vide. entre les plaques

Lesdites fluctuations ne sont perceptibles que si leur longueur d’onde est sous-multiple de la distance (l) entre plaques.

La force d'attraction entre les plaques est  F = 2p.h.c.S / 480. l4

S(m²) est la surface des plaques, l(m) est leur espacement et 1/480 est un facteur constant, dit constante de Casimir

Donc l'énergie volumique correspondante est (comme le volume entre les plaques est

= S x l )      p =  F / S = 2p.h.c / 480. l4  (équivalant à une pression)

 

APPLICATIONS

-cas de l'univers

Dansune application réelle de la formule, la distance interplaques(l)  est de 1,2.10-5 mètre  et la surface S des plaques = 1 m² on relève que

F / S = (6,63.10-34).(3.108) / (480).(1,2.10-5)4 = 2.10-8  N/m² 

Ceci permet de vérifier la valeur de l'énergie totale de l'univers quil a ici une énergie volumique de 2.10-8  N/m² et comme son volume est de 1,7.1079 m3, le produit donne 3,5.1071 Joules)

 

-autres exemples

La force de Casimir est égale à la force de gravitation, à température normale, quand on a des plaques parfaitement conductrices d'une épaisseur de 1mm et distantes de l = 1 micromètre

La force peut être attractive ou répulsive, en fonction des indices de réfraction des 3 composants où circulent les photons (les 2 plaques jouant le rôle de miroirs de part et d'autre du milieu intermédiaire)

 

-cas de très faible espacement

La force de Casimir est (entre 0 et 300°K ) F = 10-27 S / l4

avec S = surface des plaques et l(m) la largeur de gap (bande d'énergie intra-atomique interdite , soit quelques angströms)

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-excitation (en Physique)

Excitation signifie apport énergétique depuis une source (extérieure, dite inductrice) vers un élément, qui va subir un mouvement

En domaine quantique, une particule sage (qui est dans son état fondamental, donc d'énergie minimale) recevant une énergie externe, devient excitée --et bouge--

On lit souvent qu’un phénomène d'origine active (fréquence, radiation, source....) est "d’excitation", ce qui est faux, car un phénomène actif est toujours inducteur et c'est lui qui va créer ailleurs une excitation (phénomène résultant, passif)

On peut éventuellement dire qu'un inducteur est "excitatif", mais il n'est pas "d'excitation")

L'excitation n'est pas facile à agréer de la part du récepteur excité et il y a -comme partout-- une réaction au changement (l'effet s'oppose aux causes--par exemple loi de Lenz en électricité)

 

Premiére application : l'EXCITATION suite à CONTACT

L'excitation est ici l’acquisition (par une particule) d’une énergie nouvelle, apportée par unchoc "excitatif" extérieur, ce qui entraîne la modification de sa position, de sa rotation, de sa vibration, ou des 3 ou de 2 d'entre elles.

Par exemple un électron heurté par une particule quelconque, va devenir (ou va avoir un niveau) excité car il va acquérir un nouvel état énergétique et changer de niveau ou de position

A l'inverse d'ailleurs, s'il réémet un photon, il va revenir à un niveau antérieur d'énergie (désexcitation)

 

Seconde application : l'EXCITATION à DISTANCE et STABILISEE 

Il s'agit ici d'un changement énergétique créé par une action à distance, depuis un pôle préexistant (source inductrice) et initié par une modification des valeurs des facteurs de milieu. Comme il y a 4 facteurs de milieu, il y a 4 cas de création de particules excitées à distance: masse, impulsion, charge électrique, charge magnétique.

RELATION ENTRE EXCITATION (INDUIT) ET INDUCTION

Etant donné que l'une crée l'autre, il y a obligatoirement liaison intime entre les 2 notions : chaque grandeur d'excitation (qu'on appelle aussi charge induite) est reliée à la grandeur inductrice qui la génère par la formule très générale:

grandeur d'excitation (induite) = grandeur inductice / facteur de milieu correspondant

Exemple : m = Y*/ G  où m est la masse (charge d'excitation, charge induite gravitationnelle), Y* le champ de Higgs (source inductrice) et le facteur de milieu de la gravitation, nommé "constante de gravitation"

Autre exemple : σ = E'/ z'   où σ est la polarisation électrique (grandeur induite), Eest l'électrisation (inductrice) et z' l'inductivité ( facteur de milieu électrique)

 

Troisième application : une PARTICULE EXCITEE (iNDUITE) agit à distance sur une autre particule similaire

cette interaction (aussi à distance) dépend de bosons-véhicules qui sont des particules élémentaires servant à relier des éléments excités (des charges)

Les charges excitées (charges induites) réagissent par ailleurs entre elles, selon une loi unique, la loi de Newton généralisée  = [X1. X2]..(1 + e-l1/ l2]/ Ω.l1²

F(N)= force d'interaction

X1 et 2 sont 2 charges induites de même nature qui interagissent

∏  est le facteur (ou coefficient) de milieu, c’est à dire une caractéristique (dimensionnelle) de l’endroit (le milieu universel) où s'effectue l’interaction

l1(m)= distance entre les charges

l2(m)= distance limite de l’interaction (dite portée)

Ω(sr) est l'angle solide à l’intérieur duquel s’effectue l’interaction et qui est souvent l’espace entier (mais pas nécessairement) Si c'est l'espace entier, Ω = 4psr

α = [e-l1/ l2 est la constante de couplage

si les grandeurs induites sont des masses(m)   est la constante de gravitation  symbolisée [valant 8,385.10-10 m3-sr/kg-s²]: c'est l'interaction gravitationnelle

si les grandeurs induites sont des quantités de mouvement(Q') est le facteur de Yukawa symbolisé Y (valant 9,32.10-27 m-sr/kg)

si les grandeurs induites sont des charges électriques (Qest l'inductivité   symbolisé z(valant 1,129409068.1011m-sr/F): c'est l'interaction électrique

si les grandeurs induites sont des masses magnétiques ampèriennes (K) ∏ est la perméabilité magnétiqueμ (valant 1,2566370614.10-6 H-sr): c'est l'interaction magnétique

 

NOTIONS (grandeurs) UTILISEES pour l'EXCITATION

-exciton: c'est une quasi-particule  qui résulte de la propagation progressive d'une énergie de source externe, dans les molécules d'un diélectrique

 

-les charges induites (charges d'excitation)

En gravitation >>> c'est la  masse m (dimension M)

En électricité >>> c'est la charge électrique Q (dimension T.I)

En gravitation conjointe >>> quantité de mouvement Q'm (L.M.T-1)

En magnétisme (conjoint de l'électricité) >>> masse magnétique ampèrienne (dim  L.I)

 

-les FLUX induits (ou FLUX d'excitation)

En gravitation >>> FLUX gravitationnel induit L* (dimension M.A-1)

En électricité >>> FLUX d'excitation électrique F(dimension T.I.A-1)

En gravitation conjointe >>> FLUX dynamique F* (dimension L.M.T-1.A-1)

En magnétisme >>> FLUX d'excitation magnétique B'(dimension L.I.A-1)

 

-les charges linéiques induites (ou d'excitation)

En gravitation >>> c'est la masse linéique m* (dimension L-1.M)

En électricité >>> charge linéique électrique q* (dimension L-1.T.I)

En gravitation conjointe >>> débit-masse M* (dimension M.T-1)

En magnétisme >>> puissance de feuillet magnétique (dimension I)

-les potentiels induits (ou potentiels d'excitation)

En gravitation >>> =potentiel gravitationnel de Yukawa j* (dimension L-1.M.A-1 )

En électricité >>> potentiel d'excitation électrique (dimension L-1.T.I.A-1)

En gravitation conjointe >>> potentiel d'excitation gravitant  i' (dim°° M.T-1. A -1)

En magnétisme >>> potentiel d'excitation magnétique  I' (dimension I.A -1)

 

-les charges surfaciques induites (ou d'excitation)

En gravitation >>> c'est la masse surfacique Y' (dimension L-2.M)

En électricité >>> c'est la polarisation électrique σ (dimension L-2.T.I)

En gravitation conjointe >>> c'est la viscosité dynamique η (dimension L-1.M .T-1)

En magnétisme >>> c'est l'aimantation (dimension L-1.I)

 

-les champs induits (ou champs d'excitation)

En gravitation >>> c'est le champ de gravitation induit g' (dimension L-2.M.A-1 )

En électricité >>> champ d'excitation (déplacement) (dimension L-1.T.I .A-1)

En gravitation conjointe >>> champ dynamique S' (dimension M.T-2. A -1)

En magnétisme >>> champ d'excitation magnétique H(dimension L-1.I .A-1)

 

-les charges volumiques induites (ou d'excitation)

En gravitation >>> c'est la  masse volumique (dimension L-3.M)

En électricité >>> charge électrique volumique V' (dimension L-3 .T.I)

En gravitation conjointe >>> l'impulsion volumique (dimension L-2.M .T-1)

En magnétisme >>>densité superficielle de courant ρ* (dimension L-1.I )

 

-les charges volumiques angulaires induites (ou d'excitation)

En gravitation >>> c'est la masse volumique spatiale  j* (dimension L-3.M.A-1 )

En électricité >>> densité superf. de potentiel de charge (dimension L-3.T.I .A-1)

En gravitation conjointe >>> inusité (dimension L-2.M.T-1.A-1)

En magnétisme >>> courant surfacique spatial (dimension L-2.I .A-1)

 

-les moments de charge induite (ou d'excitation)

En gravitation >>> c'est le moment statique M(dimension L.M)

En électricité >>> moment électrique coulombien Mé (dimension L.T.I)

En gravitation conjointe >>> action a (dimension L2.M .T-1)

En magnétisme >>> moment magnétique  ampèrien Mg (dimension L².I)

 

-les moments de FLUX induits (ou de FLUX d'excitation)

En gravitation >>> c'est le moment statique spatial (dimension L.M.A-1 )

En électricité >>> moment électrique intrinsèque M(dimension L.T.I .A-1)

En gravitation conjointe >>> moment cinétique M(dimension L2..M.T-1.A-1 )

En magnétisme >>> moment électrocinétique (magnéton) μ' (dimens° L2.I .A-1)

 

EXCITATIONS ÉLECTRIQUE, MAGNÉTIQUE, MÉCANIQUE, ROTATOIRE, VIBRATOIRE

-l'excitation électrique est un terme raccourci pour champ d’excitation électrique

-l'excitation magnétique est un raccourci pour champ d’excitation magnétique

-l'excitation mécanique concerne l'apport énergétique produit par une force externe (par exemple une corde tendue est dite excitée, quand une force latérale induit une amplitude latérale)

-les excitations rotatoire et vibratoire (ar) sont des cas particuliers d’action (qui est une grandeur induite -un moment- comme vu ci-dessus)

Equation aux dimensions structurelles : L².M.T -1       Symbole a       

Unité S.I + : Joule- seconde (J-s)

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-FLUX d'INTERACTION

Le terme FLUX a deux sens en Physique

Celui considéré ici est un FLUX (d'interaction) écrit en majuscules pour le distinguer de l'autre flux, qui est un flux-débit >>> à voir par ailleurs 

Le terme FLUX d'interaction signifie qu'il s'agit d'un champ d'interaction considéré sur toute une surface >> donc c'est le produit (champ x surface)

Ce FLUX représente également une "source spatiale" (s'il est inducteur) ou d'une charge diffusée dans un angle solide (s'il est induit).

 

Il y a 8 FLUX d'interaction (4 d'induction et 4 induits correspondants) dont les formules sont classées au chapitre "interaction" et ils sont nommés :

-FLUX d’induction gravitationnel (G’) relatif à la source inductrice de gravitation (Y*)  (dite champ de Higgs) incluse dans un angle solide. Dimension L3.T -2

-FLUX d’induction conjoint  (v*) relatif à la source inductricegravitante conjointe (u) incluse dans un angle solide. Dimension L2.T -1

-FLUX d’induction électrique(Ψ) relatif à la source inductriceélectriqueP incluse dans un angle solide. Dimension L3.M.T-3.I-1

-FLUX d’induction magnétique(Φ) relatif à la source inductricemagnétique c incluse dans un angle solide. Dimension L2.M.T -2.I-1

-FLUX d’excitation gravitationnel (L*) relatif à la charge induite (la masse) incluse dans un angle solide. Dimension M.A-1

-FLUX d’excitation dynamique (F*), relatif à la charge induite conjointe (quantité de mouvement Q') incluse dans un angle solide. Dimension L.M.T -1.A-1

-FLUX d’excitation électrique (F) relatif à la charge induite électrique (Q) incluse dans un angle solide.Dimension T.I.A-1

-FLUX d’excitation magnétique (B') relatif à lacharge induite K (masse magnétique ampèrienne) incluse dans un angle solide. Dimension L.I.A-1

 

FLUX conservatif    Quand un FLUX d'interaction (ci-dessus) reste identique, quelle que soit la surface (section) dans laquelle on le mesure, il est dit "conservatif"

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-force

Une force  est un phénomène d’interaction entre 2 systèmes, ayant pour but de créer (ou annihiler) un mouvement  Synonyme : Effort

Dimensions   : L.M.T-2        Symbole  : F        Unité S.I.+ : le Newton (N)

Relations entre unités :

1 tonne longue(Grande Bretagne)         vaut 9,964.103 N

1 tonne longue(Etats Unis)                    vaut 8,896.103 N

1 tonne poids                                         vaut 9,806.103 N

1 décanewton                                        vaut 10 N

1 kilogramme poids(kilogramme-force) vaut 9,806 N

1 dyne                                                    valait 10-5 N

 

FORCE ENTRAINANT MOUVEMENT

-translation d’un corps dans un fluide (forces hydrodynamiques pour les liquides et aérodynamiques pour les gaz)

Un corps qui translate dans un milieu est soumis à une force (dite poussée) qui -comme toute force- peut se mieux mesurer si on la décompose en ses 3 composantes >>>

la longitudinale sur l'axe des x (dite traînée), la transversale sur l'axe des y (dite dérive ou portance latérale) et la verticale sur l'axe des z, de bas en haut (dite portance)

L'équation générale de la force résultante (la poussée) est le théorème du maître-couple F = (Sm.C.ρ’.v²) / 2

avec F(N)= force de poussée

Sm(m²)= maître-couple du mobile se déplaçant à une vitesse v(m/s)

ρ’(kg/m3)= masse volumique du fluide dans lequel évolue ce mobile

θ est l'angle entre le vecteur force et la direction du déplacement

Le coefficient (non dimensionnel) = coefficient de maître-couple dépend de la forme du mobile (son aérodynamisme), de l'angle d'incidence de l'aile (angle entre les filets d'air et la tangente au profil d'attaque alaire), du point d'attache de l'aile ou de la voile, de la viscosité (et du nombre de Reynolds), des tourbillons en extrémités, des chocs ondulatoires (cavitation ou nombre de Mach, éventuellement supersonique), etc...

La décomposition de la force de poussée F est la suivante :

1.Fp = (Sm.Cz.ρ’.v²) / 2 en est la composante verticale, de bas en haut, dite portance (ou poussée aérodynamique en aéronautique) Il y a aspiration au-dessus et

dépression en-dessous

Sm(m²)= maître-couple du mobile se déplaçant à une vitesse v(m/s) mais ce peut être la surface alaire, en aéronautique

La surface alaire est la projection droite de la surface des ailes, y compris l'intervalle du fuselage entre lesdites ailes

ρ’(kg/m3)= masse volumique du fluide dans lequel évolue ce mobile

Cz (pour l'axe des z) est le coefficient de lift

S'il n'y a pas de dérive (cas de la poussée dans le même plan vertical que le déplacement)  on peut écrire la formule de la portance

Fp = F.sinθ  où θ est l'angle entre la force et la direction du déplacement

 

2.Ft = (Sm.Cx.ρ’.v²) / 2 est la composante horizontale de la poussée , dans le sens du déplacement, dite traînée

Sm(m²)= maître-couple du mobile se déplaçant à une vitesse v(m/s)

ρ’(kg/m3)= masse volumique du fluide dans lequel évolue ce mobile

Cx (pour l'axe des x) est le coefficient de traînée ou de résistance (noté Cd en anglais, pour coefficient drag)

ses valeurs pratiques sont 0,001 (planche parallèle au mouvement)--0,03 à 0,05(avions supersoniques)--0,01(sphère lisse)--0,2 à 0,7(avions subsoniques ou bateaux)--0,35(voitures automobiles)--0,50(sphère rugueuse)--1(sportif en déplacement très rapide)--2(obstacle anguleux, genre brique)

S'il n'y a pas de dérive (poussée dans le même plan vertical que le déplacement) , on peut écrire la formule de la traînée >>

Ft = F.cosθ   où θ est l'angle entre la force et la direction du déplacement

 

3.Fd = (Sm.Cy.ρ’.v²) / 2 est la composante horizontale, dans le sens perpendiculaire au déplacement, elle est dite dérive (ou portance latérale)

les symboles sont les mêmes que ci-dessus, sauf Cy (pour l'axe des y) = coefficient de dérive 

 

Le rapport entre portance et traînée est nommé coefficient de finesse yj = (Cz Cx)

Sa valeur va de (5) pour une voile de bateau--(10 à 12) pour les avions légers--

jusqu'à (23 à 30) pour les avions lourds

 

-cas usuel d'un déplacement sous action d'une force

C'est le cas du déplacement d'un objet, dans l'air, subissant une simple poussée (par exemple on pousse sa voiture sur un sol supposé parfaitement lisse  et horizontal.

La formule du maître-couple est simplifiée en

F = m.g  et donc la force est fonction de l'accélération que l'on procure, qui elle-même est fonction du temps pendant lequel on fait varier la vitesse de dv

puisque   γ = dv / dt

 

-force centrale

On désigne sous ce vocable une force appliquée à un point et dont le vecteur passe par un même point (dit centre de forces) au cours du déplacement

Ce point commun peut être le centre de coordonnées (colinéarité entre les vecteurs "force" et "position")

Cas des lois de Hooke, de Newton...

-moment d'une force 

Contrairement au travail (énergie mécanique, qui associe une force et un déplacement), le moment associe la force à un vecteur perpendiculaire, mais sans déplacement (ni travail)

Voir chapitre spécial

Donc il n’y a pas travail, mais l’Equation aux dimensions est identique à celle du travail

(L2.M.T-2)  avec symbole de désignation : M 

-torseur

C’est l’expression tensorisée d’une force (donc 6 paramètres) Elle est explicitée dans l’expression de son moment:

MfA = MfB + lAB Sα*

MfA et MfB(N-m)= moments de force respectivement aux points A et B

lAB (m)= distance entre A et B

α*(N)= somme du torseur

-forces de rotation

Force centripète: c’est la force subie par un mobile en rotation et elle est dirigée vers le centre de la trajectoire

F = m.ω².D* /q       et   F = m.f².lr       et    F = m.v² / lr

avec D*(m/rad) =rayon de courbure

q(rad) l’angle de rotation

ω(rad/s) la vitesse angulaire

F(N)= force centripète appliquée au corps de masse m(kg)

lr(m)= distance à l’axe (rayon)

f(Hz)= fréquence de balayage du point

v(m/s)= vitesse tangentielle

Nota: on voit souvent la première relation ci-dessus écrite F = m.ω².l  où ω est prétendue être la vitesse angulaire: c’est faux, ω est une fréquence et c'est pour cela qu'il ne faut pas la symboliser comme une vitesse angulaire >> cela entraînerait d’ailleurs la notion de (radian par seconde) au carré et qui peut prétendre se représenter un angle au carré ?

Quand ils écrivent sous la forme F = m.ω².lr   cela résulte tout naïvement d'un changement d'unités, où ω est alors une fréquence qui n'est plus exprimée en Hertz mais en unité (2p Hertz, unité dénommée alors "pulsation"). Une pulsation, c'est une unité de fréquence (2p Hertz) et pas une unité de vitesse angulaire (qui, elle, est 2p radians par seconde)

Force centrifuge: c’est la force d’inertie compensatrice, égale et opposée à la force centripète

Force angulaire: c'est la force rapportée à l'angle qui a été créé par la rotation

Dimensions d'une force angulaire : L.M.T-2.A-1        Symbole  désignation : –

Unité S.I.+ : le Newton /radian(N/rad)

-force relativiste

= d(mo.v.F’n) / dt

avec F(N)= force en situation relativiste

m0 = masse m0 d’un corps au repos, v(m/s)= vitesse du corps

F’n(nombre)= facteur relativiste qui est l’expression 1 / (1 - v² / c²)1/2

 

GROUPEMENTS de FORCES

-composition de forces

Si plusieurs forces sont appliquées sur le même point d’un corps, il existe une force -dite résultante- dont l’effet est équivalent à l’ensemble des forces appliquées

2 forces -ou plus- s'appliquant à un même objet le déforment

S’il n’y a que 2 forces appliquées : le vecteur de la résultante est la diagonale du parallélogramme ainsi défini : 2 de ses côtés sont les vecteurs des 2 forces appliquées au point et les 2 autres côtés sont les 2 parallèles menées aux extrémités des vecteurs des dites forces et de longueurs égales à leurs vis-à vis

Si les 2 forces sont égales, parallèles, opposées et appliquées en deux points distincts, on appelle l'ensemble "couple de forces"

S’il y a plus de 2 forces: on trouve la résultante globale par itération de la construction géométrique précédente (chaque nouvelle force résultante servant de nouvelle force à composer)

Tout objet soumis à une résultante de forces nulle est:

-soit au repos (principe de d’Alembert)

-soit en mouvement rectiligne uniforme (principe de Newton)

-décomposition d’une force

Pour des facilités de mesure, on décompose chaque force F agissant sur un mobile en 2 vecteurs, parallèles aux axes de coordonnées choisis pour ces mesures.

Les projections de ces vecteurs sur lesdits axes (perpendiculaires) sont dites composantes

F.sinθ   et    F.cosθ    (θ étant l’angle entre la direction de la force F et l’axe des x)

Cas particulier du plan incliné:

si un mobile de poids Fp  glisse sur un plan incliné formant un angle θ avec le sol, la composante motrice est FFp.sinθ et la composante normale (compensée par la réaction du plan de glissement) est FFp.cosθ

S’il s’agit de mouvement circulaire, la décomposition se fait usuellement sur la droite portant le rayon (composante normale) et sur la tangente (composante tangentielle)

-théorème de Varignon :

le moment d'une force F par rapport à un point est égal à la somme des moments de ses composantes (par rapport à ce même point),

-principe d'action et de réaction

Enoncé de mécanique, concernant des forces >>> pour qu’un corps A en contact avec un corps B, soit à chaque instant en équilibre, il faut que la force avec laquelle A agit sur B soit compensée par une force de réaction de B sur A, égale et opposée

soit (FA >>B  FB >>A )

 

-arc autoporteur

Un empilement d'une succession de 1 brique, parallèles entre elles et dont chaque étage a un centre de gravité décalé hors les éléments précédents, est susceptible d'être autoporteur.

Il y a équilibre des forces

Mais il faut que les décalages des centres de gravité des briques élémentaires composantes respectent une disposition en série harmonique :

(1/2)Σ(1/n) = 1/2 + 1/4 + 1/6 + 1/8.....

Si 2 de ces empilements symétriques identiques se rejoignent, la brique de raccordement en haut est la clé de voûte

 

-tube de forces: c'est un tube (surface) engendré par les lignes de force s’appuyant sur une courbe fermée, pour un phénomène où des forces variables affectent différents points

 

INERTIE

voir chapitre spécial

 

FORCES D'INTERACTION

Pour les 4 forces d'interactions, liées à la loi de Newton) >>> voir chapitre spécial

 

CONSERVATION des FORCES

S'il y a conservation de l'énergie, on peut penser qu'il y a aussi conservation des forces

Mais comme le gradient est une fonction de la distance, on scinde les forces en 2 familles :

-les forces non conservatives (potentielles, c'est à dire qui ont la possibilité de changer leur fonction au cours du temps et de fournir ultérieurement du travail)

Par exemple travail de frottements

-les forces conservatives, qui produisent du travail et cela ne dépend que des bornes du processus, mais pas du processus lui-même (le chemin)

Par exemple la pesanteur, qui va créer (en fin d'un cheminement aléatoire), un travail fonction seulement de (Dl)

La conservation des forces dans un système implique que 

énergie totale = énergie potentielle + travail produit

-forces conservatives

Une force est fonction de l'énergie (F = grad E)

Et également = m(masse) x gradient de q’g (potentiel d’induction gravitationnel)

-travail de forces conservatives

-travail en translation >>> W = F.l.cosθ

avec F(N)= force qui se déplace de l(m)

W(J)= travail (énergie mécanique) développé pendant la translation (l)

θ(rad)= angle entre la force et le vecteur déplacement

-et travail en rotation >>> W= produit du déplacement (donc l'arc parcouru la) x (la force F) ou encore (rotation)  W= MΓ

où Wu(J)= énergie (travail) fourni par la rotation de θ rad, d'un couple de 2 forces  F(parallèles, égales,opposées, distantes de l mètres) appliquées à un solide

MΓ(J/rad)= moment de rotation du couple des 2 forces F(ce moment MΓ valant F.l / θ)

θ(rad) est l’angle plan dont tourne chacune des forces du couple

-travail de forces dissipatives

les forces (Fi) ici ne dérivent plus d'un potentiel.Elles dissipent de l'énergie par frottements.

dW / dt = S (Fi.dl)   montrant que le travail (translations) est fonction du chemin (de l'itinéraire) parcouru

Cas exemplaire des milieux visqueux 

 

RELATIONS entre FORCES et AUTRES GRANDEURS

-relation de (F) avec l'impulsion

F = dQ'/ dt

avec F(N)= force

t(s)= temps

dQ'i(kg-m/s)= impulsion(simple)

mêmes relations avec la quantité de mouvement

F = dQ’/ dt = m.v

avec Q'm(kg-m/s)= quantité de mouvement

m(kg)= masse

v(m/s)= vitesse

-relation de (F) avec la masse spatiale

F = n’.L*

avec n’(m-sr/s²)= champ de Higgs surfacique

L*(kg/sr)= masse spatiale

-relation de (F) avec le potentiel énergétique

Une force dérive souvent d’une énergie potentielle (qui est souvent dite "potentiel énergétique")

F = dE / dl

avec E(J)= énergie potentielle et l(m)=distance

-relation de (F) avec la pression

F= Δp.S

où Δp(Pa)= différence de pression entre face aval et face amont d'un écoulement

S(m²)= section

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-impulsion

L'impulsion (une force fréquencielle) se rencontre sous les appellations suivantes :

1.L'IMPULSION SIMPLE  (Q's)

est une force fréquencielle en mécanique 

 ΔQ'F.Δt    ou Q'= dL / dv

avec Q's(kg-m/s)= impulsion d'un corps soumis à une force F(N),

Δt(s)= durée  de la variation

L(Joules)= LAGRANGIEN

v(m/s) = vitesse

Nota: quand le système tend à l’isolement (donc si ΣF >> 0), le rapport ΔQ'sΔdevient constant et Q’s= constante (car les forces internes ne modifient pas Q’s)

On peut écrire aussi  Q'= dF / df  avec f(en Hz) la fréquence

On a aussi Q'= m.v   et sous cette forme (masse x vitesse) l'impulsion Q'est nommée  quantité de mouvement ou moment linéaire

 

Dans un système isolé, quand la résultante des forces extérieures est nulle (ΣF  = 0),

il y a conservation de la quantité de mouvement

Et ceci est vrai aussi en Relativité (ΣQ’m = constante) mais la masse est alors

= m0 / (1 - v²/c²)1/2

 

Quand une impulsion   est déclenchée par des variations brusques dans le temps (Δt très court) on la nomme percussion (ou choc ou collision)  Voir chapitre spécial

 

La quantité de mouvement Q’ est la conjuguée canonique d'une coordonnée (l)

 on a en effet Q’.l = a (l'action)

 

2.L'IMPULSION GÉNÉRALISÉE 

est Q'g = dL / dv  c'est à dire la variation de L le LAGRANGIEN (l'énergie, en Joule)

comparée à la variation de vitesse v(m/s)

Dimension L.M.T-1        Symbole Q'        Unité S.I.+ le m-kg/s

On a aussi Q'F / f     et  ΔQ'F.Δ

avec Q's(kg-m/s)= impulsion d'un corps soumis à un champ de forces F(N), pendant la durée t(s) ou sous fréquence f (Hz)

En gravitation particulaire, on la nomme charge induite conjointe--ou moment conjugué-- et c'est Q'= m.c    où m(kg) =masse de la particule et c(m/s) = constante d'Einstein(2,99792458 .10m/s)

Cas particulier d'impulsion d'un phonon: c'est  Q'= h / λ

avec Q'i(en kg-m/s) , h = const° de Planck (6,62606876.10-34 J-s) et λ(m)= longueur d'onde >>> l'impulsion d'un phonon est ~ 5 fois plus faible que celle d'un photon

 

3.L'IMPULSION d'OSCILLATION (Q'o)

est une notion qui sert pour les oscillations et ondes (par ex.pour des émissions instantanées des ondes électromagnétiques en haute fréquence)

Q'= dE / λ.ν     où Q'o(kg-m/s), E(J)= énergie,

λ(m)= longueur d'onde, ν(Hz)= fréquence

 

4.Le QUADRIVECTEUR ENERGIE-IMPULSION

permet d'écrire l'énergie d'une particule en mouvement sous la forme: E² = Q'i².v² - m².c4

où m(kg) est la masse, Q'i(kg-m/s) l'impulsion, c la constante d'Einstein et v(m/s) la vitesse

 

5.GRANDEURS RATTACHEES à L'IMPULSION

5.1.l'impulsion linéique

est une impulsion ramenée à la longueur et c'est similaire à un débit-masse

Dimension M.T -1     Symbole M*      Unité S.I.+ : kilogramme par seconde (kg/s)

5.2.l'impulsion surfacique

est une impulsion ramenée à une surface et c'est similaire à une viscosité dynamique

Dimension L-1.M.T -1      Symbole h      Unité S.I.+ : kilogramme par mètre-seconde

5.3.l'impulsion volumique

est une impulsion ramenée à un volume

Synonymes >>> densité volumique de quantité de mouvement et  flux de masse surfacique     Notion intervenant surtout en Acoustique

Dimension L-2 M.T -1           Symbole B*               UnitéS.I.+ : (kg/m²-s)

B* = dF / dQ

où B*(kg/m²-s)= impulsion volumique

F(N)= force et Q(m3/s)= débit-volume

5.4.l'impulsion massique

est une impulsion ramenée à une masse .C'est tout simplement une vitesse

5.5.l'impulsion angulaire

est une impulsion ramenée à un angle plan (en 2 dimensions)

Dimension L.M.T-1.A-1      Symbole F*a   Unité S.I.+ (kg-m/s-rad)

F*= dF / dω     et     F*= 2Q'θ

F*a(kg-m/s-sr)= impulsion angulaire du plan

ω(rad/s)= vitesse angulaire et F(N)= résultante des forces

Q'm(kg-m/s)= quantité de mouvement

θ(rad)= angle de rotation (2rad s'il y a rotation totale et pour système d'unités ayant le radian comme unité d'angle)

-relation avec le moment cinétique

F*k = Mci / l   avec Mci(J-s/sr)= moment cinétique intrinsèque (moment considéré en multi-rotation plane) et l(m)= distance

5.6.le FLUX massique

est une impulsion ramenée à un angle solide (en 3 dimensions)

Dimension L.M.T-1.A-1      Symbole F*k   Unité S.I.+ le (kg-m/s-sr) 

-en Physique des particules, le FLUX dynamique est dit "impulsion de Fermi" F*F

F*= (3/2).h.(h*v)1/3    

où F*F(kg-m/s-sr)= impulsion de Fermi (dans un gaz particulaire de Fermi)

h= moment cinétique quantifié, ou Dirac h, valant 1,054.10-34 J-s/rad

h*v(part/m3)= densité volumique de nucléons

Valeur pour un noyau : F*~ 1,4.10-15  kg-m/s-sr et l’énergie de Fermi correspondante (du nucléon) est 37 MeV/c²

5.7.l'impulsion linéique spatiale

est une impulsion ramenée à une longueur et à un angle solide

Dimension M.T -1.A-1        Symbole i'         Unité S.I.+ : (kg/s-sr)

5.8.l'impulsion électromotrice

est une impulsion ramenée à une magnétisation

et c'est aussi un cas particulier de FLUX d'excitation électrique  

Dimension T.I.A-1    Symbole F'i     Unité S.I.+ : Coulomb par stéradian

F'i = dF / dE       F'i(C/sr)= impulsion électromotrice     F(N)= force

et E'(V-sr/m) = électrisation

5.9.l'impulsion électromagnétique

est un cas de FLUX d'excitation magnétique  

Dimension T.I.A-1    Symbole B'i     Unité S.I.+ : Ampère-mètre par stéradian(A-m/sr)

B'i = dF/ dH'   et comme FQ.B.v >>>> BQ.v /Ω

B'i(A-m/sr)= impulsion électromagnétique

F(N) = force

H'(en T-sr)= magnétisation

Cette impulsion électromagnétique, qui est un phénomène bref de création de FLUX, a des utilisations pragmatiques dans 3 domaines :

-d'une part dans l'appareil dénommé canon magnétique, qui utilise l'induction d'un FLUX, pour faire déplacer un solénoïde -interne à un autre- à grande vitesse

-d'autre part pour exécuter des soudures par pression, sans dégagement de hautes températures

-enfin, à usage militaire (I.E.M ou E.M.P en anglais) pour envoyer dans un vaste espace, une variation de FLUX (et donc une variation de champ magnétique induit B) pour perturber magnétiquement les ondes adverses

5.10.le module d'impulsion

est, pour des particules qui se heurtent, la relation entre moment cinétique et impulsion particulaire :

-dans le plan: c'est le moment cinétique ordinaire (propre)

Mcp = impulsion angulaire (F*s) x distance (l)

-dans l'espace: c'est le moment cinétique intrinsèque

Mci = impulsion spatiale (FLUX dynamique F*k) x distance l

 

6.L'IMPULSION, TERME SCIENTIFIQUE, mais TRIVIAL

signifie "saut" ou "variation brusque avant retour à la situation initiale".

Par exemple:

-l’impulsion pour une onde est la variation brusque de l’élongation, ou de la phase, ou de la fréquence...Et quand on lit "variations d’impulsion" cela exprime une série d’augmentations   rapides (de A, ou j, ou f...)

-l’impulsion, en radiotechnique, est une courte série d'oscillations d'ondes électromagné-tiques de hautes fréquences (hyperfréquences)

-l'impulsion, en thermodynamique, signifie brusque variation de température

-l'impulsion dans un réacteur nucléaire (à plasma dense) représente des jets explosifs successifs -même à puissance modérée-

 

7.La QUASI IMPULSION

est une notion utilisée en cristallographie

Qq' = h.(T* + T*0)  où Qq' est la quasi-impulsion, h est Dirac h, T* est le vecteur d'onde angulaire de la maille cristalline et T*0 une valeur discrète de vecteur-angul° de maille

 

8.L'IMPULSION SPECIFIQUE

est une notion qui n'a rien à voir avec les impulsions habituelles, évoquées ci-dessus; c'est un abus de langage pour exprimer la durée de consommation d'un liquide (souvent du propergol) servant à alimenter un moteur de fusée

C'est le rapport (poussée de la fusée) / (débit-massique dudit carburant)x(pesanteur)

Donc c'est t(s) = Fp / M*.g

En astronautique, les moteurs des appareils sont classés en fonction de la valeur de cette consommation spécifique (SFC en anglais = spécific fuel consumpsion)

Les valeurs pratiques de Isp sont de l'ordre de 300 à 400 secondes pour les moteurs-fusées  à ergols , de 1000 à 7000 s. pour les moteurs à réaction et > 8000 s. pour des moteurs nucléaires, ioniques, et les très éventuels moteurs photoniques

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-induction

 

Induction est un terme applicable à un phénomène activateur, créatif, qui permettra, sous certaines conditions du milieu, de produire (de créer) un autre phénomène à distance (ce dernier étant dit "induit" ou “d’excitation’’)

 

 

 

On utilise les notions de :

 

 --sources d'induction : ce sont des entités qui génèrent à distance, des charges de type différent(dites induites, ou d'excitation).

 

--la répartition d'une source dans l’angle solide est nommée FLUX  d’induction

 

--sa répartition  linéaire dans l’angle solide est nommée potentiel d’induction

 

--sa répartition surfacique et en un angle solide est nommée champ d’induction

 

--sa considération à distance est un moment de phénomène d’induction

 

--et si ce dernier est réparti dans un angle, c'est un moment de FLUX

 

--et on utilise également leurs répartitions linéaire, surfacique, volumique

 

  

 

Pour qu’un phénomène d’induction (il y en a quatre) crée un phénomène d’excitation (induit), il faut (condition incidente) que le facteur de milieu correspondant ait atteint une valeur disruptive

 

 -pour les phénomènes gravitationnels, un champ de Higgs inducteur  Y* (dimension L3.T-2.A) provoque la création d'une charge induite dite masse m (dimension M),dès lors que la constante de gravitation atteint la valeur discursive de 8,385.10-10 m3-sr/kg-s²

 

 -pour les phénomènes électriques, une source d'induction électrique P  (dimension L3.M.T-3.I-1.A) va créer une charge électrique Q  induite (dimension T.I) dès lors que le facteur de milieu (l'inductivité ζ') atteint la valeur discursive de 1,129.1011 m-sr/F

 

-pour les phénomènes magnétiques, une source magnétique d'induction  c   (dimension L2.M.T-2.I-1.A) va créer une masse magnétique ampérienne    induite (dimension L.I) quand le facteur de milieu μ (perméabilité magnétique) atteint la valeur discursive de 1,256.10-6 H-sr

 

-pour les phénomènes de force forte ou faible (toutes les deux concernant des masses très proches), on ignore ce qui déclenche l'interaction 

 

  

 

 TERMINOLOGIE pour les GRANDEURS D'INDUCTION-EXCITATION

 

-Coefficient d’induction (ou d'auto-induction) est un terme à bannir ici, car il est réservé à un cas particulier d’inductance électrique

 

 Les FLUX  (répartition de la grandeur en un angle solide)

 

---en gravitation >>> FLUX gravitationnel inducteur G' (dimension L3.T -2)

 

et FLUX gravitationnel induit L* (masse spatiale dimension M.A-1)

 

--en gravitation conjointe >>> coefficient de transport v* (dimension L2.T-1)

 

 et l'induit >>> FLUX dynamique F* (impulsion angulaire L.M.T-1.A-1)

 

 --en électricité >>> FLUX d'induction électrique Ψ (dimension L3.M.T -3.I-1)

 

et FLUX d'excitation électrique F' (dimension T.I.A-1)

 

-en magnétisme >>> FLUX d'induction magnétique  Φ (dimens° L2.M.T-2.I-1)

 

etFLUX d'excitation magnétique B'(dimension L.I.A-1)

 

Les potentiels  (répartition linéaire de la grandeur et dans un angle solide)

 

---en gravitation >>> potentiel gravitationnel inducteur q' (dimension L2.T -2)

 

et l'induit >>> potentiel de Yukawa j* (dimension L-1.M.A-1)

 

---en gravitation conjointe >>> vitesse linéaire v (dimension  L.T-1)

 

  et l'induit >>> débit-masse spatial DMS(dimension M.T-1.A-1)

 

---en électricité >>> potentiel d’induction électrique U (dimens° L2.M.T-3.I-1)

 

et potentiel d'excitation électrique (dimension L-1.T.I.A-1)

 

---en magnétisme >>> potentiel induction magnétique (dims° L.M.T-2.I-1)

 

etpotentiel d'excitation magnétique I'  (dimension I.A-1)

 

Les CHAMPs (répartition surfacique de la grandeur et dans angle solide)

 

--ce qui est la fluence--

 

---en gravitation >>> champ  inducteur gravit°°(ou accélération) (dim° L.T-2)

 

etle champ gravitationnel induit g'(dimension L-2.M.A-1)

 

---en gravitation conjointe >>> fréquence f  (dimension T-1)

 

et l'induit >>> champ dynamique d(dimension L-1.M.T-1.A-1)

 

---en électricité >>> champ inducteur électrique (rigidité) (dim° L.M.T-3.I-1)

 

 **surtout ne pas utiliser pour ce champ, le terme raccourci de "Induction électrique" qui fut naguère utilisé par erreur

 

  et le champ induit >> déplacement  (dimension L-2.T.I.A-1)

 

---en magnétisme >>> champ d'induction magnétique (dim°  M.T-2 .I-1)

 

**ne pas utiliser le terme raccourci de "Induction magnétique", vieille expression abrégée, source de confusions

 

 et l'induit >>> champ d'excitation magnétique H (dimension L-1.I.A-1)

 

Les MOMENTs (prise en considération de la distance)

 

---en gravitation >>> moment de charge (peu usité L4.T -2.A)

 

et l'induit >>> moment statique Ms (dimension L.M)

 

---en gravitation conjointe >>> inusité (L3.T-1.A)

 

et l'induit >>>action a (dimension L².M.T-1)  

 

---en électricité >>> c'est le moment électrique inducteur M(L4.M.T -3.I-1.A)

 

et l'induit >>> moment électrique coulombien Mé (dimension L.T.I)

 

---en magnétisme >>> moment magnétique inducteur M(L3.M.T-2.I-1.A)

 

  et l'induit >>> moment magnétique ampérien M(dimension L².I)

 

Les MOMENTs de flux (prise en considération de la distance et angulaire)

 

---en gravitation >>> inusité (dimension L4.T -2)

 

et l'induit >>> moment statique spatial (dimension L.M.A-1)

 

---en gravitation conjointe >>> débit-volume Q (L3.T-1)

 

et l'induit >>>moment cinétique Mc (dimension L².M.T-1.A-1) 

 

---en électricité >>> c'est le moment électrique de FLUX   (L4.M.T -3.I-1)

 

et l'induit >>> moment électrique intrinsèque Méi(dimension L.T.I.A-1)

 

---en magnétisme >>> moment magnétique de FLUX  (dim° L3.M.T-2.I-1)

 

 et l'induit >>> mom° électrocinétique (magnéton)m' (dimension L².I.A-1)

 

 

 

 RELATIONS ENTRE INDUCTION et EXCITATION (induit)

 

Chaque grandeur d'induction est reliée à la grandeur induite (d'excitation) créée, sous la formulation très générale:

 

grandeur d’induction = grandeur d'excitation x facteur de milieu correspondant

 

Exemple: j* =q' / G   où j* est le potentiel de Yukawa (excitation), q’ le potentiel d'induction gravitationnel  et G  la constante de gravitation  (facteur de milieu pour les phénomènes gravitationnels)

 

Autre exemple:  B = μ.H   où B  est le champ d'induction magnétique, H  le champ magnétique induit et μ  la perméabilité (facteur de milieu pour le magnétisme)

 

On a aussi les relations générales:

 

(1) source inductrice = (énergie x facteur de milieu ) / (potentiel inducteur) 

 

(2) grandeur inductrice x grandeur induite = angle solide Kk  où KK est la constante de conversion = h.c (dimension L3.M.T-2.A  valeur 3,161.10-26 J-m-sr)

 

Ces relations expriment bien que le processus de création d’une charge induite est le  suivant >> une première particule génératrice préexistante, dite “source d’induction”, profite de la disruption du facteur de milieu, pour en moduler la trame et créer ainsi une nouvelle particule (qui est une particule induite)

 

La relation interactive entre deux charges induites de même nature (c'est à dire entre deux Q, ou entre deux  Q’ ou entre deux K) est exprimée par la loi de Newton-Coulomb

b

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-induit

Induit a 2 sens en Physique

1)) c'est le synonyme d'excitation  Voir ce chapitre par ailleurs

2)) en technologie, induit est synonyme de bobinage, donc l’ensemble des spires conductrices dans le circuit receveur d’un moteur, ou d'un alternateur, ou d'un électro-aimant...

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-interactions (en Physique)

Une interaction est une relation réciproque entre 2 (ou plusieurs) éléments, se manifestant par l'apparition de force ou échange énergétique entre eux

Quand une interaction affecte toute une zone, elle constitue un "champ d'interaction" (qui est en général un champ de forces)

On distingue 3 familles d’interactions:

1.les interactions fondamentales (ou interactions élémentaires)

sont les relations résultant du mariage entre 2 charges induites de même nature,  déclenchant la création d'une force (attractive ou répulsive) entre elles.

Un tel phénomène a toujours le même déroulement:

à l’origine, une boule initiale d’énergie pure du milieu universel  est soumise à l’incitation d’un champ de Higgs Y* (inducteur) pour créer une masse, celle- ci s chargeant éventuellement de charges électriques et/ou magnétiques.Parallèlement il y a création d'un boson de jauge, qui va initier une force d’interaction (F) entre les 2 charges induites de même nature évoquées.

La formulation est F (force) = (charge1 x charge 2 x boson)   Ceci est l’équation de Newton-Coulomb, mieux connue sous la présentation standard, ci-après:

En gravitation, les charges induites sont des masses neutres(m), l(m) est la distance de séparation entre les 2 charges-masses, et G est la constante de gravitation (en m-sr/kg-s²) d’où la loi de Newton ancestrale  

F = m1.m2.(G / l².W)  W(4p sr) étant l’angle solide

En gravitation conjointe, les charges induites sont des impulsions (Q’), Y est le facteur de Yukawa (m-sr/kg) et la force d'interaction est  = Q’1.Q’2.(Y / l².W

En électricité, les charges induites sont des charges électriques Q,  z’ est l’inductivité (m-sr/F)  d’où  F (la force électrique)  = -Q1.Q2.(z’ / l².W) 

En magnétisme, les charges induites sont des masses magnétiques  ampériennes  Km est la perméabilité magn°(H-sr/m)  d’où   = K1.K2.(m / l².W) 

 

2.les interactions entre induction et induit

Il existe fréquemment une interaction entre une entité d'induction et une charge induite de la même famille; il en résulte une force d'interaction qu'on  exprime par la relation  générale --où j' est la fluence-- 

 F(force) = source inductrice x j' (charge induite de même famille)

Il y a 4 types de ces interactions

-pour les phénomènes gravitationnels  = Y* (champ de Higgs) x j'.m(masse)

-pour les phénomènes gravitants  u (viscosité intrinsèque) j'.Q'(impulsion)

-en électricité  P (source inductrice électrique) x j'.Q(charge électrique)

-en magnétisme   c (charge magnétique) x j'.K(masse magnét°)

 

3.les interactions d’ordre général

Le mot “interaction” est également utilisé pour des relations plus imprécises entre certaines grandeurs, en particulier:

-interaction de configuration est un terme utilisé en chimie, pour exprimer le mélange des configurations (ou états) électroniques sur les composants particulaires des corps

-interaction de contact est un terme utilisé (en mécanique) pour exprimer une pression entre 2 éléments

-interaction de déplétion est un terme utilisé pour les colloïdes

-interaction fluide-structure exprime l’incidence du heurt d’un fluide sur un solide qu’il rencontre (et on doit donc étudier les divers paramètres d'interaction, comme la vitesse, la pression, la température, l'humidité,etc…..)

-interaction galactique est une expression désignant l’ensemble des interactions* de diverses natures, concernant les galaxies (*newtonnienne, fusionnelle, de formation, de déformation….)

-interaction mécanique est un terme exprimant les réactions entre deux (ou plus) parties appartenant à une même construction mécanique (par ex.des éléments de charpente)

-interaction rayonnement-matière est un terme vague exprimant seulement le rôle d'un rayonnement sur une particule de matière qu'il heurta (cela implique l'étude de la diffusion, la diffraction, l'ionisation, l'absorption, etc.)

-interaction deVan der Waals est un terme utilisé pour les dipôles moléculaires

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-loi de Newton

La loi fondamentale qui traduit les interactions fondamentales est la loi de Newton qui a

été inventée, à l’origine, pour formaliser la gravitation

LOI de NEWTON ANCESTRALE

-écriture classique de la loi de Newton à partir de masses en interaction

F = m1.m2.G / Ω.l²

F(N)= force attractive de gravitation, constatée entre m1et m2 (kg) qui sont des masses interactives. Le vecteur de la force est dirigé sur la droite qui relie les centres de gravité des masses m1 et m2

G(m3-sr/kg-s²)= constante de gravitation (valeur = 8,385.10-10 m3-sr/kg-s²)

[quand on lit que la valeur de G est 6,672.10-11, c'est qu'on a déjà divisé G par Ω (4 ) et que l'unité est alors le m3/kg-s²]

Ω(sr) = angle solide où s’exerce l’interaction (en général l’espace entier, soit 4pi sr pour un système d’unités qui, comme S.I.+, a comme unité d’angle le stéradian)

l(m)= distance entre m1 et m2

-écriture de la loi de Newton à partir du champ

Dans la formule donnant F ci-dessus, l’expression [m1 / Ω.l²] est (g’) le champ gravitationnel induit (dit parfois champ de masse) qui est la répartition d'une masse répartie dans un dièdre

D'où F = g'1.g'2.G

Par ailleurs g’ est le quotient (champ inducteur (l’accélération) / facteur de milieu) soit

g’ = γ / G

-écriture de la loi de Newton à partir de l’énergie

F = E1.E2 / Kk             ou  E = G.m1.m2 / l.Ω

E1 et 2(J) sont les énergies des corps qui interagissent

et Kk(J-m) est la constante de conversion (3,161.10-26 J-m)

les autres notations étant les mêmes que ci-avant

Remarquons que si l'on pose : KF = 1 / m1.m2   on en tire :

E = G / Ω.l.KF  et   E = G.U'   avec E(J)= énergie

G(8,835.10-10m3-sr/kg-s²)= constante de gravitation

U’[kg²/m-sr] est le potentiel nucléaire (et vaut 1 / KF.Ω.l)

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

KF(la constante de Fermi) a pour dimension M-2 et sa valeur, en unités S.I.+ est :

5,608.10-20 kg-2(ou 5,608.10-20J-2m4s-4 car K= E-2.c4)

En unités de Physique nucléaire, où tout est dangereusement simplifié (la vitesse c de la lumière y est prise égale à 1) alors Kvaut (en fausses unités)  4,54.1019J-2 ou 1,16637.10-5 GeV-2

-écriture de la loi de Newton sous forme dynamique

F = m [ γ+ v.f.sinθ + dv / dt]

F(N)= force exercée par un champ gravitationnel sur une masse m(kg) en mouvement dans le vide

γ(m/s²)= champ d’induction gravitationnel ambiant

f(Hz)= champ d’induction conjoint ambiant (c’est à dire une fréquence)

v(m/s)= vitesse de mouvement de la masse m

θ(rad)= angle plan entre la direction de v et la direction du mouvement

dv(m/s)= variation de vitesse pendant le temps dt(s)

Cette formule est usuellement raccourcie en F = m.γ dite "loi de Newton dynamique" ou formule de d’Alembert

F(N) y est la force appliquée à un corps de masse m(kg) ayant une accélération γ (m/s²) (ou champ gravitationnel inducteur)

 

LOI de NEWTON MODERNE en INFINIMENT GRAND

L'incidence de la relativité (grandes vitesses de certains astres) implique alors la prise en compte d'un coefficient correcteur pour les longueurs, dit " facteur relativiste" = [1 / (1- v²/c²)1/2]

Ceci se traduit (après développement en viriel) par la nécessaire prise en compte d'un coefficient atténuateur sur la force F définie plus haut et qui est Fg = - (4/c²)(G².M²/l3.m.Ω²

G.M. est le coefficient gravitationnel, G la constante de gravitation, m et M les masses, Ω l'angle solide (4 ) et c la constante d'Einstein

 

LOI de NEWTON MODERNE en INFINIMENT PETIT

En gravitation particulaire, la loi de Newton telle que vue ci-dessus, doit s'écrire en tenant compte d'un coefficient correcteur (de couplage (1 + αg) qui exprime l'interaction des constituants élémentaires massiques entre eux (quarks) et cela devient

F = m1.m2.G.(1 + αg) / Ω.l²

(1 + αg ) est le coefficient de couplage, où l’on distingue la constante de couplage αg qui vaut

# 10-39 à 40(valeur variable selon la taille des constituants massiques)

On écrit également la loi (pour les particules massiques) sous la forme

F = h.c.(1 + αg) / l1²

où c = constante d’Einstein

h = constante de Planck

et h.c = Kk est la constante de conversion, qui vaut 3,161.10-26 J-m

En unités de Physique nucléaire, où tout est dangereusement simplifié, la vitesse c de la lumière est prise égale à 1 d'où KK vaut h (!)

LOI de NEWTON GENERALISEE (pour LES AUTRES INTERACTIONS PARTICULAIRES)

En gravitation particulaire, la loi de Newton telle que vue ci-dessus, doit s'écrire en tenant compte d'un coefficient correcteur, dit de couplage, de la forme (1 + αg) exprimant qu’il y a lieu de tenir compte de l'interaction des ultimes constituants élémentaires entre eux (les quarks) et la formule de Newton devient F = m1.m2.G.(1 + αg) / Ω.l²

(1 + αg ) est le coefficient de couplage, incluant une constante de couplage αg qui vaut ~ 10-39 à 40(valeur variable selon la taille des constituants massiques)

On écrit également la loi de Newton (pour les particules massiques) sous la forme

F = h.c.(1 + αg) / l1²

où c = constante d’Einstein

h = constante de Planck

et h.c = Kk = constante de conversion, qui vaut 3,161.10-26 J-m

En unités de Physique nucléaire, où tout est dangereusement simplifié, la vitesse c de la lumière est prise égale à 1 et soudain Kk vaut h (ce qui ne veut plus rien dire !)

LOI de NEWTON GENERALISEE (pour TOUTES INTERACTIONS PARTICULAIRES)

La loi de Newton telle qu’évoquée ci-dessus concerne l’interaction de gravitation.

Mais les autres charges induites (impulsion, charge électrique et charge magnétique) sont supportées par la masse d’une particule et elles ont donc des interactions similaires (entre elles, 2 à 2) >>>

-pour l’interaction forte, on a  F = Q’f1.Q’f2.Y(1 + αF) / Ω.l²

F(N)= force de liaison qui se crée entre 2 couleurs par le truchement des bosons -véhicules nommés gluons, échangés entre les impulsions Q’f1 et Q’f2(m-kg/s), Y est le facteur de Yukawa (le facteur de milieu pour la gravitation conjointe) et αF est la constante de couplage de la force forte

-pour la charge électrique, on a identiquement F = Q1.Q2.ζ’(1 +αé) / Ω.l²

F(N)= force de liaison qui se crée par le truchement du photon-véhicule échangé entre 2 charges électriquesQ1 et Q2 (C), ζ’ est linductivité (le facteur de milieu pour l’électricité) αé est la constante de couplage de l’électricité (dite constante de structure fine)

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

-pour l’interaction faible, on a similairement: F = K1.K2.μ(1 + αm) / Ω.l²

F(N)= force de liaison qui se crée par le truchement des bosons -véhicules W ou Z, échangésentre les masses magnétiques K1.et K2(A-m), μ  est la perméabilité magn.(le facteur de milieu pour le magnétisme),αm est la constante de couplage du magnétisme

Ω(sr) est toujours l’angle solide dans lequel s’exerce l’interaction (en général la totalité de l'espace)

 

 

 

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-obstacle (en Physique)

Un obstacle est un objet situé sur le cheminement d'une onde ou d'un mobile

Le heurt modifie les paramètres de l'un comme de l'autre. 

ABSORPTION

L'absorption est l'énergie conservée par un corps-obstacle, heurté par une onde ou un mobile

DÉFLEXION

Une déflexion est la conséquence géométrique (déviation ou déformation) causée par un obstacle à un évènement matériel extérieur.

Par exemple: un faisceau de molécules d’air (filet d’air) rencontrant un obstacle (plus ou moins aérodynamique), fait apparaître une force (de déflexion)

DÉPRESSION

Si un obstacle de forme régulière est inséré sur le trajet d’un vent, la pression diminue derrière selon la loi p= p- K.v²

avec ps(Pa)= pression derrière le sillage de l’obstacle

pa(Pa)= pression ambiante, à quelque distance

K(kg-m-3)= coefficient dimensionnel, dépendant de la forme de l’obstacle

DIFFRACTION

Le heurt d'une onde sur un objet qui ne lui est pas totalement transparent cause une réémission (à partir d’un point de l'objet choqué) sous forme d’une nouvelle onde élémentaire, qui cause interférence avec l’onde primitive.Cette réémission implique soit de la réflexion, soit de la réfraction. En fait les ondes heurtent l'obstacle en le contournant

La diffraction est valable pour les neutrons, les électrons, les rayons X, le son, les vagues....

Souvent les obstacles sont des ouvertures étroites (diaphragmes).

DIFFUSION

Pour un obstacle microscopique, par exemple en optique, on constate une diffusion, conséquence de la diffraction

Pour un obstacle macroscopique, la diffusion existe quand la longueur d’onde est petite, mais cependant non négligeable par rapport aux dimensions géométriques de l’environnement (celles du faisceau, ou des obstacles, ou des distances entre objets...)

EFFET DE PEAU ET PÉNÉTRATION

Ces termes sont utilisés pour exprimer la distance maximale de pénétration des photons (champ électromagnétique) dans un matériau heurté.On a lp = 1 / Jb

avec lp(m)= profondeur limite de l’effet de peau (dite "pénétration »)

Jb(m-1)= coefficient d’atténuation linéique, qui vaut lui-même 2f.n* / c

f(Hz) est la fréquence, n*(nombre) est l’indice de réfraction et c(m/s) est la vitesse de la lumière dans le vide

Exemple: pour une lumière de longueur d'onde verte, la pénétration de ~ 10-8 m dans l'aluminium

ÉMISSION de PHOTONS (effet Tchérenkov)

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 vsdu photon dans le milieu où elle rentre, il se crée une surface cônique lumineuse (similaire à celle d'une onde de choc) C'est l'effet Tcherenkov   nαé.Z².l.(1 / l1- 1 / l2).sin²θ  

avec nT= nombre de photons émis par un atome de nombre atomique Z 

l1et l2(m)= longueurs d'ondes limites

l(m)= longueur de la trajectoire de la particule

αé(nombre)= constante de couplage d'électromagnétisme

θ(rad)= angle plan d'incidence (angle au sommet) de la surface d'onde-- et sinθ = v / vs

RÉFLEXION GÉOMÉTRIQUE

La réflexion est le renvoi d'un objet ou d'une onde dans une autre direction (après rencontre d'obstacle) Il y a modification des trajectoires

RÉFLEXION ÉNERGÉTIQUE

Il y a modification de la structure énergétique de l'onde (quantité, forme, diffusion, écho...) après rencontre de l'obstacle

RÉFRACTION

C'est l’absorption d’un rayon depuis un milieu incident par un autre milieu obstacle-récepteur (dit "réfringent").L’onde change de direction et de forme en fonction des caractéristiques de ce milieu

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champ d'induction

Il existe 4 champs d'induction, chacun étant la fluence de la source d'induction correspondante

1.Le champ gravitationnel inducteur

est la fluence d'un   champ de Higgs 

= φ '.Y*       avec φ'(sr -1m-2)= fluence et Y*(m3-sr/s²)= champ de Higgs

Sa valeur pour le milieu universel est 10-8 m/s²

Cette grandeur est également connue sous les noms usuels d’accélération ou gravité (pour les corps astraux) ou pesanteur (gravité sur Terre)

Equation de dimensions structurelle L.T-2       

Symboles de désignation :  g(et g pour la pesanteur)       Unité S.I.+ : m / s²

Quand ce champ  g est variable, il peut engendrer des ondes gravitationnelles (c'est le cas des supernovas, des étoiles à neutrons, des interactions de trous noirs...)

 

2.Le champ gravitationnel conjoint (ou gravitant) dit "fréquence"

est la fluence d'une visco intrinsèque

Equation de dimensions T-1      Symboles de désignation : f      Unité S.I.+ : Hz

f = φ '.(vi)       avec φ'(sr -1m-2)= fluence. et vi(m2-sr/s)= viscosité intrinsèque

 

3.Le champ d'induction électrique

est la fluence d'une source d'induction électrique

Equation de dimensions  L.M.T-3.I-1   symbole  E    Unité S.I.+ : le Volt par mètre (V/m)

 E= φ'.P     avec φ'(sr -1m-2)= fluence et P(V-m-sr)= source d'induction électrique

La valeur maximale de E dans l'espace est de 1,5.1018 V/m ; (disruptive)

 

4.Le champ d'induction magnétique

est la fluence d'une source d'induction magnétique

Equation de dimensions :M.T -2.I -1       Symbole  :B     Unité S.I.+ : le Tesla (T)

C'est une fluence de charge magnétique d’inductionc(Wb-sr) soit B= φ'.c    

 

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