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 gravitationnelle, 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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-compresseur et compression

La compression est une augmentation de pression

-en résistance des matériaux, c'est une application de pression sur une face d'un matériau prismatique (créant ainsi des contraintes à l'intérieur de ce matériau) Voir chapître spécial

-en thermodynamique, c'est l'augmentation de pression d'un fluide -sans question de chaleur- entraînant une diminution de volume

Voir chapîtres compression des gaz et pression des liquides

 

Un compresseur est un appareil qui compresse un fluide (ce qui sert ensuite à produire de l'énergie, après ou sans stockage)

--si le fluide est un liquide >>> c'est un compresseur hydraulique, dit plutôt "surpresseur ou pompe hydraulique"

On ne compresse pas un liquide mais il y a toutefois une légère possibilité donnée par la formule du coefficient de compressibilité volumique isotherme βt (dit souvent en abrégé "compressibilité et qui vaut (en Pa-1)

Pour l'eau à 20°C(5.10-10)--Eau à 60°C(4.10-10)--

Pour autres liquides à 20°C (10-9)--Autres liquides à 60°C (1,3.10-9)

-si le fluide est un gaz >>> c'est un compresseur d'air (les pièces constitutives pouvant être pistons, vis, lobes, spirales....)

Pression usuelle fournie = 7 bars (soit 100 p.s.i.) mais les puissants compresseurs produisent de 20 à 700 bars   (1 bar = 105 Pascals)

-s'il s'agit d'un solide : on n'utilise plus le terme de compresseur (d'ailleurs on ne fait que «presser», comme avec l'étau -faible pression- ou avec le marteau-pilon -fortes pressions-)

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-constante de couplage

Pour exprimer la force d'interaction entre 2 entités-charges induites, on utilise la loi de Newton-Coulomb.

Elle est habituellement exprimée pour des charges macroscopiques. Mais quand il s’agit de particules, il faut affiner son expression, car on doit alors tenir compte des interactions que les diverses particules élémentaires constitutives s'échangent entre elles.

Pour prendre en compte lesdites petites mais multiples interactions entre ces éléments particulaires (des quarks) on les cumule avec les interactions classiques, macroscopiques : on en fait le couplage.

Ceci s’exprime par un coefficient correcteur dans la loi de Newton-Coulomb, nommé coefficient de couplage

Il est symbolisé (1 + α) où apparaît le paramètre α dit constante de couplage 

Le coefficient de couplage se doit d'exprimer les interactions entre plusieurs corps, puisqu’il y a deux ou trois quarks et antiquarks présents dans une particule massique.

Chaque type de charge (massique, impulsion, électricité ou magnétisme) a droit à sa constante de couplage spécifique. Et comme l’équation exprimant les forces d’interactions entre trois corps n’est pas calculable, on esquive en présentant la valeur de chaque α grâce à une mise en viriel >>

α = K1(l1/l2) + K2(l1/l2)2 + K3(l1/l2)3 + ….où l1(m)= distance entre les entités-charges induites (les globales) et l(m)= distance maximale d’interaction entre leurs constituants (les quarks/antiquarks constitutifs) Les Ki sont des coefficients numériques

 

Donc la loi de Newton doit s'écrire (en version générale)

F = [X1.X2]..(1 + α] / Ω.l1²

où F(N)= force d'interaction

X1 et 2 sont 2 entités-charges induites de même nature qui interagissent (ce sont des masses, transportant éventuellement des charges électriques ou des impulsions ou des charges magn°)

∏ est l’un des facteurs (ou coefficients) de milieu, c’est à dire la caractéristique du vide impliquée dans cette interaction.

-dans le cas de la gravitation, ce facteur  est la constante de gravitation (G)

-dans le cas de la force forte,  est le facteur de Yukawa (Y*)

-dans le cas de l’électricité,  est l’inductivité (ζ’)

-dans le cas de l’interaction faible,  est la perméabilité magnétique (μ)

Ω(sr) est l'angle solide à l’intérieur duquel s’effectue l’interaction et qui est en général l’espace entier (4 pi stéradians pour les systèmes d'unités utilisant le stéradian comme unité d'angle solide)

α est la constante de couplage définie ci-dessus (αg pour la gravitation, αé pour l’électricité, αw pour la faible et αs pour la forte)

l1(m)= distance entre les entités-charges X1 et 2

Chacune des 4 interactions fondamentales a une constante de couplage spécifique. En fait, aucune d’entre elles n'est "constante" -malgré le mot- car chacune varie en fonction de la portée d’interaction interne let aussi en fonction de la taille (ou énergie) des particules constitutives. Ceci cause des variations numériques sensibles pour chaque constante de couplage

Les valeurs des constantes de couplage s’échelonnent (voir ci-dessous) entre # 10-1 et 10-39

Certains évoquent qu'à une certaine époque de sa vie primitive, l'univers présentait une unification au niveau des constantes de couplage des 4 interactions fondamentales (car les types de particules étaient à cette époque très limités et très gros > 10-20 kg)

 

CALCUL d'une CONSTANTE de COUPLAGE

On applique la loi de Newton-Coulomb envers 2 particules induites similaires, sachant que -quel que soit le cas d'interaction– on a toujours les mêmes relations ci-après (en première approximation)

α = (charge de la particule induite)² x (facteur de milieu ∏) / Ω.h.c

 ou bien

α = force d'interaction x (distance)².Ω / (facteur de milieu ∏).(charge particulaire induite)²

avec α(nombre)= constante de couplage

h(J-s/rad)= valeur particulière d'action, dite constante de Planck = 6,62606876.10-34J-s

c(m/s)= constante d'Einstein (2,99792458 .108 m/s) et Ω = 4pi stéradians

Nota : α varie en fonction de l'énergie des particules en cause sous la formulation

 

LA CONSTANTE DE COUPLAGE EN GRAVITATION

La formule ci-dessus, exprimée avec les paramètres spécifiques à la gravitation devient :

αg= m²./ Ω.h.c

α(nombre)= constante gravitationnelle de couplage

Gconstante de gravitation [8,385.10-10 m3-sr/kg-s²]

m(kg)= masse d'un fermion léger (genre proton 1,6.10-27 kg)

h(J-s= action (constante de Planck) = 6,626.10-34 J-s

Le calcul numérique, fait pour la particule proton (fermion léger) donne α# 10-39

Pour des particules plus lourdes, αg atteint des valeurs 20 fois + fortes, pour des fermions très léger, αg est 10 fois + faible

 

LA CONSTANTE DE COUPLAGE EN ÉLECTRICITE

La formule ci-dessus, adaptée avec les paramètres spécifiques à l'électricité devient :

αéQ².ζ’/ W.h.c

αé(nombre)= constante de couplage

Q(C)= charge électrique unitaire e

ζ’0(m-sr/F)= inductivité du vide (1,12941.1011 m-sr/F)

(ζ’0 est l’inverse de la permittivité ε0)

Le calcul numérique de cette constante de couplage, fait sur l’électron de 1° orbite de Bohr, donne une valeur de

αé = [(1,602.10-19)².(1,129.1011)]/(12,56).(1,06.10-34).(3.108) = 7,29735307.10-3 (# 1/137) dite constante de structure fine

On calcule aussi αé à l’aide de la formule de Sommerfeld:

E = [R.h.c.Z²/ n²].[1+ KS.(Z.αé/ n)²]

KS(nombre de Sommerfeld)= (8n- 6J -3) / (8J + 4)

n= nombre quantique principal

J= nombre quantique de moment cinétique global

Z= numéro atomique

R(m-1)= constante de Rydberg

Pour les électrons de haute énergie, la constante de couplage αé1

(qui ne porte plus alors le titre "de structure fine")   atteint la valeur de 7,8.10-3

 

LA CONSTANTE DE COUPLAGE EN INTERACTION FORTE

La formule ci-dessus, exprimée avec les paramètres spécifiques à l'interaction gravitante devient :

α= Q'².Y / h.Ω.c

avec Q'(m-kg/s)= couleur

Y(m-sr/kg)= facteur de milieu dit ‘’facteur de Yukawa’’ (9,32.10-27m-sr/kg)

Le calcul numérique donne α# 1,19.10-1

La valeur de varie avec l'importance énergétique des particules:

α= K.E1. Ω / l.E2²  avec K = constante numérique -et E2 est la plus haute énergie rencontrée en Q.C.D. On est dans des phénomènes inverses de ceux de l'électricité et de structure asymptotique (les quarks ne peuvent s'échapper de leur confinement, car ils sont fortement retenus par la force forte dès que (l) croit. Ils n'ont qu'une liberté asymptotique de s'échapper à distance (l) congrue

 

LA CONSTANTE DE COUPLAGE EN INTERACTION FAIBLE

La formule ci-dessus, exprimée avec les paramètres spécifiques à l'interaction faible -qui implique du magnétisme- devient

αf = K².μ / h.Ω.c

K(A-m)= masse magnétique ampèrienne (dite aussi magnétisme ou saveur  )

μ(m-sr/kg)= perméabilité magnétique du vide (1,2566370614.10-6 H-sr) qui est le facteur de milieu en cause

Le calcul numérique donne αf  # 6.10-15

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-effet Casimir

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 attraction entre elles.

Ceci est dû à la fluctuation de la pression de radiation exercée par les photons sur chacune des plaques (les photons frappent plus à l'extérieur des plaques qu'à leur intérieur) C'est l'EFFET CASIMIR

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 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)

A titre d'exemple, la force de Casimir est égale à la force de gravitation, à température normale, pour l = 1 micromètre et pour des plaques parfaitement conductrices d'épaisseur de 1mm

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)

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-excitation (en Physique)

Excitation signifie "réception d'une forme d'énergie depuis une source", elle-même dite inductrice (extérieure)

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 passif)

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

 

Premiere application : l'EXCITATION des PARTICULES (élémentaires, molécules, électrons, noyaux....):

L'excitation est ici l’acquisition (par une particule) d’une énergie nouvelle, apportée par une cause excitative (d'induction) externe, qui entraîne la modification soit de sa position, soit de sa rotation, soit de sa vibration, soit des 2 ou des 3. Par exemple un électron heurté par un photon va devenir (ou va avoir un niveau) excité car il va acquérir une nouvelle énergie et va changer d'état énergétique (et changer de niveau)

A l'inverse d'ailleurs, s'il réémet le photon, il va revenir à son niveau d'énergie antérieur

 

Seconde application : l'EXCITATION DANS les INTERACTIONS

Une grandeur énergétique inductrice (entité-charge, champ, FLUX, potentiel....) -et cela aussi bien en gravitation qu'en électromagnétisme- peut, dans certaines circonstances, créer à une certaine distance, une autre grandeur dite induite (ou d'excitation) Ceci correspond à une réception (transfert) d'énergie par interaction.(grâce à des particules transmettrices, dites bosons de jauge)

Les 4 grandeurs ainsi induites dites «charges d'excitation» (masse, couleur, charge électrique et saveur) 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 entités-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) où s'effectue l’interaction

l1(m)= distance entre les entités-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 vaut 4 stéradians

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

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

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

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

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

 

GRANDEURS UTILISEES pour l'EXCITATION

-les entités-charge induites (ou d'excitation)

En gravitation >>> cette entité-charge est la  masse m (dimension M)

En électricité >>> cette entité-charge est la charge électrique Q (dimension T.I)

En gravitation conjointe >>> l'entité-charge est la quantité de mouvement ou couleur Q'm (L.M.T-1)

En magnétisme (conjoint de l'électricité) >>> cette entité-charge est la masse magnétique ampèrienne ou saveur (dimension L.I)

-les FLUX induits (ou FLUX d'excitation)

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

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

En gravitation conjointe >>> c'est le FLUX dynamique F* (dimension L.M.T-1.A-1)

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

-les entités-charges linéiques induites (ou d'excitation)

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

En électricité >>> c'est la charge linéique électrique q* (dimension L-1.T.I)

En gravitation conjointe >>> c'est le débit-masse M* (dimension M.T-1)

En magnétisme >>> c'est la puissance de feuillet magnétique i(dimension I)

-les potentiels induits (ou potentiels d'excitation)

En gravitation >>> c'est le potentiel gravitationnel de Yukawa j* (dimension L-1.M.A-1 )

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

En gravitation conjointe >>> c'est le potentiel d'excitat° gravitant  i' (dimension M.T-1. A -1)

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

-les entités-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 >>> c'est le champ d'excitation (déplacement) D(dimension L-1.T.I .A-1)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

En électricité >>> c'est la 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 >>> c'est le courant surfacique spatial J (dimension L-2.I .A-1)

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

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

En électricité >>> c'est le moment électrique coulombien Mé (dimension L.T.I)

En gravitation conjointe >>> c'est l'action a (dimension L2.M .T-1)

En magnétisme >>> c'est le 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 >>> c'est le moment électrique intrinsèque M(dimension L.T.I .A-1)

En gravitation conjointe >>> c'est le moment cinétique M(dimension L2..M.T-1.A-1 )

En magnétisme >>> c'est le moment électrocinétique (magnéton) μ' (dimension 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 terme 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)

 

RELATION ENTRE EXCITATION ET INDUCTION

Etant donné que l'une crée l'autre, il y a obligatoirement liaison intime entre les 2 notions : chaque grandeur d'excitation est reliée à la grandeur inductrice qui la crée par la formule très générale:

grandeur d'excitation = grandeur inductice / facteur de milieu correspondant

Exemples : m = Y*/ G  où m est la masse (entité-charge d'excitation, ou induite), Y* la charge mésonique (entité-charge inductrice) et le facteur de milieu de la gravitation, nommé "constante de gravitation"

autre exemple : σ = E'/ ξ'   σ est la polarisation électrique (grandeur induite), Eest l'électrisation (inductrice) et ξ' l'inductivité (qui est le facteur de milieu pour l'électricité)

 

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

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-FLUX d'INTERACTION

Le terme FLUX a deux sens en Physique

Celui considéré ici est FLUX (d'interactionécrit 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 "entité-charge spatiale" (inductrice ou induite), c’est à dire une charge diffusée dans un angle solide.

 

Il y a 8 FLUX d'interaction dont les formules sont classées au chapitre "interaction" et ils sont nommés :

-FLUX d’induction gravitationnel (G’) relatif à l’entité-charge inductrice de gravitation (une charge mésonique) incluse dans un angle solide. Dimension L3.T -2

-FLUX d’induction conjoint  (v*) relatif à l’entité-charge inductrice de gravitation conjointe, incluse dans un angle solide. Dimension L2.T -1

-FLUX d’induction électrique(Ψ) relatif à l’entité-charge inductrice (électrique) incluse dans un angle solide. Dimension L3.M.T-3.I-1

-FLUX d’induction magnétique(Φ) relatif à l’entité-charge inductrice magnétique c incluse dans un angle solide. Dimension L2.M.T -2.I-1

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

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

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

-FLUX d’excitation magnétique (B') relatif à l’entité-charge induite (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 issu d’interaction entre 2 systèmes, ayant pour but de créer (ou contrecarrer) un mouvement

Une force peut s'exercer à distance entre 2 entités (on dit alors force de couplage)

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

Un phénomène d'interaction pouvant causer une force peut concerner :

-soit 2 entités induites (masse, quantité de mouvement, charge électrique ou masse ampérienne)

-soit 2 entités différentes (inductrice et induite)

Dimensions d'une force  : L.M.T-2        Symbole  désignation : 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

Les questions de forces mécaniques sont traitées au chapître Force en mécanique

Les questions de forces fluidiques sont traitées au chapître Avancement en fluides 

Les questions des 4 forces d'interaction sont traitées au chapître Interactions entre particules

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-impulsion

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

IMPULSION GÉNÉRALISÉE Q'g

C'est un champ de forces  F, ramené à la fréquence affectant un phénomène.

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

Q'= F /     ou  ΔQ'= F.Δ

avec Q's(kg-m/s)= impulsion d'un corps soumis à une force F(N), pendant le temps t(s) ou avec une fréquence f (Hz)

En gravitation particulaire, on la nomme  couleur

Q'gg = m.c    où Q'gg(kg-m/s) est l'impulsion généralisée de gravitation, m(kg) la masse de la particule et c(m/s) la constante d'Einstein

Cas particulier d'impulsion d'une particule Q'i

Q'= E / c     où Q'j(kg-m/s)= impulsion d’une particule ayant une énergie E(J)

c(m/s)= constante d’Einstein(2,99792458 .108 m/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

Le quadrivecteur énergie-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

 

IMPULSION SIMPLE  Q's

C’est la même notion que ci-dessus, mais utilisée en mécanique, la vitesse étant ici < à c

 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'g/ Δt devient constant et Q’g= constante (car les forces internes ne modifient pas Q’g)

on peut écrire aussi (c'est la définition) Q'= dF / df  avec f(en Hz) la fréquence

On a aussi Q'= m.v et sous cette forme (m.v. donc masse x vitesse) on la nomme quantité de mouvement (Q'm ) 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

Ceci est vrai aussi en Relativité aussi (ΣQ’m = constante)

Une impulsion déclenchée par des variations brusques dans le temps (Δt très court) est nommée percussion (ou choc ou collision):

Voir chapitre spécial

 

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

 

a = l.Q’  a étant l'action

 

IMPULSIONS DIVERSES

On compare (ou on ramène) l'impulsion à diverses autres notions, ce qui entraîne l'utilisation de :

1.L'IMPULSION ANGULAIRE

C'est une impulsion simple ramenée à un angle plan

Dimension L.M.T-1.A-1      Symbole F*a

Unité S.I.+ :kilogramme-mètre par seconde radian (kg-m/s-rad)

F*= d/ dω     et     F*= 2Q'/ θ

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

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

Q'm(kg-m/s)= quantité de mouvement

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

Nota : ceux qui ne tiennent pas compte de la dimension de l'angle, prétendent que l'impulsion et l'impulsion angulaire sont identiques. Donc ils prétendent qu'une impulsion est un moment linéaire quand elle est exprimé dans un référentiel de coordonnées cartésiennes et qu'elle est un moment angulaire, quand elle est mesurée dans un système de coordonnées polaires.C'est évidemment une totale inepsie, car une grandeur a toujours les mêmes dimensions, ,quel que soit le système dans laquelle on la mesure.

La relation entre cette impulsion angulaire et le moment cinétique propre (Mcp) est

F*= Mcp / l

ou encore     F*k = Mci / l

Mci(J-s/sr)= moment cinétique intrinsèque (moment considéré en multi-rotation plane)

l(m)= distance

 

2.Le FLUX DYNAMIQUE

C'est une impulsion simple considérée en un angle solide Ω

En géométrie plane, on la nomme impulsion angulaire (ci-dessus)

Equation aux dimensions structurelles L.M.T-1.A-1

Symbole de désignation : F *k    Unité S.I.+ : le (kg-m/s-sr)

F*= d/ 2f.Ω    ou   F*= Q’m / Ω

F*k(kg-m/s-sr) étant l'impulsion spatiale (ou FLUX dynamique)

Q’m(kg-m/s)= impulsion simple (quantité de mouvement)

Ω(sr)= angle solide et f(Hz)= fréquence

La relation entre FLUX dynamique et moment cinétique est F*= Mcg / l

où F*(kg-m/s-sr)= FLUX dynamique -qu'on appelle aussi impulsion spatiale-

Mcg(J-s/sr)= moment cinétique global

l(m)= distance

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 1,054.10-34J-s/rad

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

Valeur pour un noyau : F*F # 1,4.10-15 S.I.+ et l’énergie de Fermi correspondante (du nucléon) est 37 MeV

 

3.L'IMPULSION LINEIQUE

C'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)

 

4.L'IMPULSION LINEIQUE ANGULAIRE

C'est une impulsion ramenée à une longueur et à un angle plan

 

5.L'IMPULSION LINEIQUE SPATIALE

Même notion que ci-dessus, mais ramenée à l'angle solide

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

 

6.L'IMPULSION MASSIQUE

C'est tout simplement une vitesse

 

7.L'IMPULSION VOLUMIQUE

C'est une impulsion ramenée à un volume

Avec pour synonymes >>> densité volumique de quantité de mouvement et

flux de masse surfacique

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

B* = d/ dQ

où B*(kg/m²-s)= impulsion volumique

F(N)= force et Q(m3/s)= débit-volume

Notion intervenant surtout en Acoustique

 

8.L'IMPULSION VOLUMIQUE ANGULAIRE

C'est une impulsion ramenée à un volume et à un angle plan

Dimension L-2 M.T -1.A -1               Unité S.I.+ : kg/s-m²-rad

 

9.L'IMPULSION SPECIFIQUE

C'est une impulsion ramenée à un poids

Dimension T           Symbole ti             Unité S.I.+ : la seconde

ti = Q' / Fp

où ti (s) est l'impulsion spécifique, Q'(kg-m/s) est l'impulsion

Fp (en N) est le poids

On a aussi ti = poussée (en N) / (débit massique, en kg/s) x (pesanteur, en m²/s)

On utilise accessoirement l'impulsion spécifique massique, dimension T.M-1

En astronautique, les moteurs des appareils sont classés en fonction de la valeur de leur consommation spécifique (ou SFC en anglais, c'est à dire spécific fuel consommation)

Les valeurs pratiques sont de l'ordre de 300 à 400 secondes pour les moteurs à réaction, de 700 s. pour les moteurs éventuellement nucléaires et > 1000 s. pour d'éventuels moteurs photoniques 

 

10.L'IMPULSION d'OSCILLATION

(Q'o) elle 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

 

11.L'IMPULSION ELECTROMOTRICE

C'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

 

12.L'IMPULSION ELECTROMAGNETIQUE

C' est un cas de FLUX d'excitation magnétique

Dimension L.I.A -1             Symbole B' i                

Unité S.I.+ : Ampère-mètre par stéradian(A-m/sr)

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

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

F(N) = force

H'(en T-sr)= magnétisation

L'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 variation de champ magnétique induit B) pour perturber magnétiquement les ondes adverses

 

13.MODULE d'IMPULSION

C'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

 

14.IMPULSION, TERME TRIVIAL

Le mot impulsion est utilisé aussi dans le sens plus simple de "saut" ou "variation brusque avec 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...

On dit donc variation d’impulsions pour dire : séries d’augmentation rapides, soit de l’amplitude, soit de la position, soit de la fréquence de l’onde porteuse

-en radiotechnique, c'est une courte série d'oscillations d'ondes électromagnétiques de haute fréquence (hyperfréquences)

-en thermodynamique, c'est une brusque variation de température

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

 

15.QUASI IMPULSION

il s'agit d'une notion de physique des cristaux

Qq' = h(l+ l0)  où Qq' est la quasi-impulsion, h est la constante de Planck, l la longueur de la maille cristalline et l0 une valeur discrète de translation de maille

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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 ici les notions de :

--entités-charges d'induction : ce sont des charges qui génèrent àdistance d'autres charges (induites, de

type différent).

---leur répartition dans l’angle solide (ce sont alors les FLUX  d’induction)

-leur répartition linéaire dans l’angle solide (ce sont alors des potentiels d’induction)

-leur répartition surfacique dans un angle solide, ce sont alors leurs fluences (et on les nomme

champs d’induction)

-leur considération à distance (ce sont alors les moments des charges d’induction)

-leurs répartitions linéaire, surfacique, volumique

 

Pour qu’un phénomène d’induction (il y en a quatre) crée un phénomène d’excitation, il faut (condition

ïncidente) que le facteur de milieu correspondane ait atteint une valeur discursive

 

-pour les phénomènes gravitationnels, une charge mésonique inductrice Y* (dimension L3.T-2.A) va

créer une charge induite dite masse m (dimension M),dès lors que la constante de gravitation G atteint

la valeur disruptive de 8,385.10-10 m3-sr/kg-s²

 

-pour les phénomènes électriques, une entité d'induction électrique P  (dimension

L3.M.T-3.I-1.A) va créer une charge électrique induite (dimension T.I) dès lors que le facteur de milieu

inductivité ζ' atteint la valeur de 1,129.1011 m-sr/F

 

-pour les phénomènes de force forte (chromodynamique quantiqueune viscosité intrinsèque  u  (dimension L2.T-1.A) va créer une charge de couleur Q' induite (dimension L.M.T-1) dès lors que le facteur de milieu Y (facteur de Yukawa) atteint la valeur discursive de  9,32.10-27 m-sr/kg

 

-pour les phénomènes de force nucléaire faible une charge magnétique d'induction  c  (dimension

L2.M.T-2.I-1.A) va créer une charge de saveur  K induite (dimension L.I) quand le facteur de milieu μ (perméabilité magnétique) atteint la valeur de 1,256.10-6 H-sr

 

TERMINOLOGIE pour les GRANDEURS D'INDUCTION

 

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

particulier d’inductance électrique

 

-FLUX d'induction (c'est une entité-charge répartie en un angle solide)

 

En gravitation >>> c'est le FLUX gravitationnel inducteur G' (dimension L 3.T -2)

 

En électricité >>> c'est le FLUX d'induction électrique Ψ (dimension L 3.M.T -3.I-1)

 

En gravitation conjointe >>> c'est la  vitesse aréolaire v* (dimension L2.T-1)

 

En magnétisme >>> c'est le FLUX d'induction magnétique  Φ (dimension L2.M.T-2.I-1)

 

-Entité-charge linéique d'induction

 

En gravitation >>> c'est la charge mésonique linéique u* (dimension L2.T -2.A)

 

En électricité >>> c'est le potentiel intrinsèque  a (dimension L2.M.T -3.I-1.A)

 

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

 

En magnétisme >>> c'est inusité (dimension  L.M.T-2.I-1.A)

 

-Potentiel d'induction (c'est une entité-charge répartie linéairement dans un angle solide)

En gravitation >>> c'est le potentiel inducteur gravitationnel q’  (dimension L2.T -2)

 

En électricité >>> c'est le potentiel d’induction électrique U (dimension  L2.M.T-3.I-1)

 

En gravitation conjointe >>> c'est la  vitesse linéaire v (dimension  L.T-1)

 

En magnétisme >>> c'est le potentiel d'induction magnétique T (dimension L.M.T-2.I-1)

 

-Entité-charge surfacique d'induction (c'est une entité-charge répartie dans une section d’angle solide)

 

En gravitation >>> c'est la charge mésonique surfacique n' (dimension L.T-2.A)

 

En électricité >>> c'est l'électrisation E' (dim°  L.M.T-3.I-1.A

 

En gravitation conjointe >>> c'est la vitesse angulaire ω (dimension T-1.A)

 

En magnétisme >>> c'est la magnétisation H'  (dimension M.T-2.I-1.A)

 

et il n' y a plus lieu d'utiliser le terme désuet de (induction intrinsèque)

 

-Champ d'induction (c'est la fluence d'une charge inductrice)

On utilise aussi le terme de “champ de charge’’

En gravitation >>> c'est le champ inducteur gravitationnel (ou accélération) γ (dimension L.T-2)

 

En électricité >>> c'est le champ inducteur électrique (ou rigidité) E (dimension L.M.T-3.I-1)

 

Il n'y a pas lieu d'utiliser le terme raccourci de "Induction électrique" (Il fut naguère usité,

mais il signifiait alors champ d’excitation électrique, c’est à dire la notion induite, donc l’opposé du vrai

champ !!)

En gravitation conjointe >>> c'est la fréquence f  (dimension T-1)

 

En magnétisme >>> c'est le champ d'induction magnétique B (dimension M.T-2 .I-1)

 

Il n'y a pas lieu d'utiliser le terme raccourci de "Induction magnétique", vieille expression abrégée, source de confusions

Nota : il faut bien se rappeler que les termes secs “champ électrique’’ ou “champ magnétique” ne

veulent rien dire, car il y a toujours deux champs: un d’induction et un induit. Il faut donc être très explicite

quand on manipule ces termes

 

-Entité-charge volumique d'induction

 

En gravitation >>> c'est l'accélération angulaire a' (dimension T-2.A)

 

En électricité >>> inusité (dimension M.T -3.I-1.A)

 

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

 

En magnétisme >>> c'est la densité volumique de magnétisme b* (L-1.M.T-2.I-1.A)

 

-Entité-charge volumique angulaire d'induction

 

En gravitation >>> c'est la charge mésonique volumique angulaire ( dimension T-2)

 

En électricité >>> inusité (dimension M.T -3.I-1)

 

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

 

En magnétisme >>> inusité (dimension L-1.M.T-2.I-1)

 

-Moment d'entité-charge inductrice

 

En gravitation >>> c'est le moment de charge (peu usité L4.T -2.A)

 

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

 

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

 

En magnétisme >>> c'est le moment magnétique inducteur (L3.M.T-2.I-1.A)

 

-Moment de FLUX d'induction

 

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

 

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

 

En gravitation conjointe >>> c'est le débit-volume Q (dimension L3.T-1)

 

En magnétisme >>> c'est le moment magnétique ampérien spatial  η' (L3 .M.T-2.I-1)

 

 

RELATIONS ENTRE INDUCTION et EXCITATION (induit)

 

Chaque grandeur d'induction est reliée à la grandeur induite (d'excitation) qu'elle a créée,

sous la formulation très générale:

 

Grandeur d'excitation = grandeur d’induction / facteur de milieu correspondant

 

Exemples : q’ = j* x G   où q’ est le potentiel d'induction gravitationnell,

j* le potentiel de Yukawa (induit)

et la constante de gravitation  (facteur de milieu pour les phénomènes gravitationnels)

 

Autre exemple  B = μ.H   est le champ d'induction magnétique, le champ magnétique induit 

et μ  la perméabilité (facteur de milieu pour le magnétisme)

 

On a aussi la relation générale:

 

Grandeur inductrice x Grandeur induite = énergie / angle solide x constante de conversion

 

La constante de conversion étant Kk = h.c (dimension L3.M.T-2) soit (3,161.10-26 J-m)

 

Et encore : Entité-charge inductrice = (énergie x facteur de milieu ) / (potentiel inducteur)

 

Ces relations expriment bien que le processus de création d’une charge induite est le 

suivant >> une première particule génératrice préexistante, dite “entité-charge d’induction”,

profite de la disruption du facteur de milieu, pour en moduler l'énergie et créer ainsi une

nouvelle particule (qui est une particule induite)

 

-Remarque: les 3 grandeurs induites (Q, Q’ et K) n’existent pas à l’état “sauvage” ; elles

s’imbriquent (se plaquent sur) une particule massique (m) déjà créée grâce à un

phénomène de gravitation.

 

La charge électrique et la saveur n’ont quasiment pas de masse, mais Q’ en a un peu

(2% du total de la particule massique qui l’héberge)

 

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.

Ce qui est normal, puisque cescharges sont supportées par des masses, grandeurs

totalement prépondérantes dans  l’expression newtonnienne d’interaction

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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 entre 2 (ou plusieurs) grandeurs, se manifestant par l'apparition de force(s) ou d’échange d'énergie(s) entre elles

On distingue 3 familles d’interactions:

 

1.les interactions d’induction

Il s’agit de la liaison entre une charge activatrice (créative) -dite charge d'induction- et une nouvelle charge (d’une autre nature) dite "induite" ou “d’excitation’’) qui est créée à distance par la première

Ceci intervient seulement quand il apparaît une croissance excessive de l'un des facteurs de milieu de l’espace, qui prend alors une valeur disruptive (maximale)

Les grandeurs d'induction qui génèrent des charges induites à distance (quand un facteur de milieu atteint une valeur plafond) sont au nombre de quatre: de gravitation, de gravitation conjointe (ou gravitante), d’électricté, de magnétisme

La formule de relation est toujours >>>

Grandeur d'induction = Grandeur d'excitation facteur de milieu correspondant

 

-pour les phénomènes gravitationnels, une charge mésonique Y* (dimension L3.T-2.A)  va créer une charge induite (m) dite masse, grâce à la disruption du facteur de milieu G (la constante de gravitation) 

 -pour les phénomènes gravitants, une viscosité intrinsèque u   (dimension L2.T-1.A) va  créer une charge d’impulsion Q' induite (dimension L.M.T-1) grâce à la disruption du facteur de milieu Y (le facteur  de Yukawa)

-pour les phénomènes électriques, une entité d'induction électrique P    (dimension L3.M.T-3.I-1.A) va créer une charge électrique Q induite (dimension T.I) grâce à la disruption du facteur de milieu ζ’ (l’inductivité)

-pour les phénomènes de magnétisme (d'isospin faible)

une charge magnétique d'induction c(dimension L2.M.T-2.I-1.A) va créer une charge de masse magnétique induite (dimension L.I) grâce à la disruption du facteur de  milieu μ(perméabilité magnétique)

 

2.les interactions fondamentales 

décrivent les forces de liaisons entre les charges induites (dont on a vu la création ci-dessus) quand elles interagissent entre elles, 2 à 2. Ce phénomène a toujours le même déroulement:

à l’origine, une boule initiale dénergie pure (E, dite boson de Higgs) est soumise à l’incitation d’un potentiel inducteur gravitationnel, débouchant à la cré²ation d'un second boson de jauge massique, dit boson-MBI, sous formulation classique: 

Ede boson Higgs / q’le potentiel ind.) = mdu boson.MBI

Ce boson MBI va ensuite être transformé par un champ intermédiaire pour devenir un boson médiateur (élément du champ médiateur CM) c’est le troisième type de boson de jauge

Ce dernier boson médiateur est alors capable d’initier une force d’interaction (F) en se mariant avec 2 charges induites  similaires >>>

F = force = (charge induite)²x(champ médiateur CM)

Ceci est l’équation de Newton-Coulomb, qu'on connaît mieux sous sa version ci-après:

En gravitation, les (charges induites) sont des masses(m), CM est l’élastance mécanique linéique (symbolisée CMg et exprimée en m/kg-s²) l(m) est la distance de séparation et G est la constante de gravitation (en m-sr/kg-s²)

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

En gravitation conjointe, les (charges induites) sont des impulsions (Q’), CM est la couleur (symbolisée K* et exprimée en m-1/kg-1Y est le facteur de Yukawa Y (m-sr/kg) d’où  

FF (la force forte)  = Q’1.Q’2.(Y / l².W

En électricité, les (charges induites) sont des charges électriques Q, CM est l’élastance électrique linéique, symbolisée éél et exprimée en df/m) et z’ est l’inductivité (m-sr/F)

d’où  F (la force)  = Q1.Q2.(z / l².W) 

En magnétisme, les (charges induites) sont des masses magnétiques ampériennes K, CM est la saveur (symbolisée  S et exprimée en kg/*m-s²-A²) m est la perméabilité magnétique (H-sr/m) 

d’où  Ff (la force faible)  = K1.K2.(m / l².W) 

Afin d’unifier ces 4 cas ci-dessus, la communauté scientifique a créé des sections d’étude de ces 4 interactions, qui ont pris (historiquement) diverses appellations

--la théorie électrofaible (EDQ  ou électrodynamique quantique (ou QED en anglais) étudie l'interaction faible (électromagnétisme)

--la théorie CDQ (chromodynamique quantique ou ou gravistrong (ou QCD en anglais), étudie l’interaction forte 

--la théorie des cordes, prétend unifier les 4

 

Voir chapitre interactions entre particules

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

 

3.interactions d’ORDRE GENERAL

Le sens du mot “interaction” n’est pas trop précis dans les expressions suivantes :

-interactions rayonnement-matière

il s’agit alors de l’évocation des conséquences de l’action d’un rayonnement sur la matière qu’il atteint (par diffusion, diffraction, ionisation, absorption….)

-interactions fluide-structure

il s’agit ici de l’incidence du contact d’un fluide sur un solide qu’il heurte (causée par sa vitesse, sa pression, sa température, son humidité…..)

-interactions de configuration

il s’agit là de l’incidence des configurations (états) électroniques sur les composants particulaires des corps

-interactions galactiques

il s’agit de l’ensemble des interactions newtonniennes, fusionnelles, de formations et déformations….concernant les galaxies

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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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