GRANDEUR (en science PHYSIQUE)

-grandeur (en Physique)

UNE GRANDEUR est une fonction définie de l'ensemble des états d'un système.

Elle caractérise diverses situations de ce système, perçues sans ambiguïté par des observateurs (et de façon répétitive, ce qui élimine ainsi tous les phénomènes paranormaux).

GRANDEURS MESURABLES (il y en a 3 types)

Une grandeur est mesurable quand on peut définir une égalité et une somme de 2 des valeurs qu'elle a pu prendre

Et ceci à travers un appareil de mesure et avec comparaison, relativement à une valeur "étalon"

Les grandeurs mesurables représentent la grande majorité des grandeurs utilisées en Physique et peuvent être de nature scalaire (représentée par 1 valeur, c'est à dire 1 seul nombre) ou vectorielle (représentée par 3 nombres-valeurs) ou tensorielle (représentée par une collection d'indices-valeurs).

 

1)).LES GRANDEURS MESURABLES de BASE --dites FONDAMENTALES

Ce sont 7 notions élémentaires basiques, indépendantes les unes des autres, représentant les structures générales de l’Univers et qui interviennent (au minimum pour l'une d'entre elles) dans tous les phénomènes mesurables.On peut les choisir arbitrairement, mais l'usage est tel qu'on utilise habituellement :

-trois grandeurs pour les structures d’espace (longueur, temps, angle)

-deux autres concernant les qualités environnementales induites, l'une gravitationnelle -la masse- et l'autre électromagnétique - la charge électrique-

-une sixième qui est purement axiomatique (car elle n'est pas mesurable) : la quantité de matière

-et une grandeur impliquant la chaleur (énergie de forme thermique, dont l'expression pratique est la température)

 

Ces 7 grandeurs de base (fondamentales) évoquées ci-dessus sont, en France, normalisées (issues de décrets), donc légales avec leurs unités légalement définies

La Longueur (avec le mètre), la Masse (avec le kilogramme), le Temps (avec la seconde), l'Intensité électrique (avec l'Ampère) .

La Température (avec le degré), donc impliquant une échelle de comparaison (pas de mise en facteur possible).

Et aussi l'Angle (avec le radian et le stéradian, appelées "unités secondaires").

Remarque: le choix de ces grandeurs fondamentales de référence est arbitraire (on pourrait très bien en prendre d'autres qui seraient plus judicieuses, telles la charge électrique et l'énergie par exemple)

 

2)).LES GRANDEURS MESURABLES DÉDUITES

Elles sont déduites des (3+2+1+1) = 7 basiques ci-dessus, grâce à une interdépendance bien décrite par une opération mathématique de mise en facteurs de une ou plusieurs de ces bases

-exemples : volume = longueur (grandeur de base) x 3 fois par elle-même

ou encore: vitesse = quotient d’une longueur (basique) par un temps (autre basique)

 

3)).LES GRANDEURS MESURABLES de COMPARAISON (ECHELLES)

Celles-ci ne dépendant pas d’un produit de grandeurs, donc on ne peut les mettre en facteur (température, magnitude...)

 

GRANDEURS NON MESURABLES ou NON SPÉCIFIQUES

Ce sont plutôt des objets mathématiques, comme la fonction d'onde

 

GRANDEURS REPERABLES

-les grandeurs d'identification (nominales, comme des classements)

-les grandeurs de classification (ordinales, tels les pourcentages ou les rapports non dimensionnels)

 

QUANTITE de GRANDEURS NECESSAIRES

400 grandeurs suffiraient à l’étude de la Physique, mais beaucoup d’autres sont introduites (en synonymes ou en cas particuliers ou en inverses) donnant lieu à 3 fois plus d’appellations (avec redondance, pour des grandeurs qui ont déjà un nom !)

C'est un fatras qui est issu des siècles passés où chaque nouvelle trouvaille était l'objet d'une terminologie spontanée. Mais les divers comités internationaux scientifiques ne font rien pour normaliser ni mettre de la logique dans tout cela 

 

QUALIFICATIFS DES GRANDEURS

Un certain nombre d'adjectifs qualificatifs expriment le particularisme de quelques familles de grandeurs. En voici quelques uns :

-grandeur angulaire il s'agit d'une grandeur impliquant un angle (plan ou solide), comme la vitesse angulaire, le pouvoir rotatoire, le champ d'excitation électrique, etc Voir leur liste

-grandeur conjointe: qui concerne une grandeur G0 reliée à une autre G1 par la relation

G0 = c.G 1 (c étant la constante d’Einstein, soit 2,99792458 .108 m/s)

Exemples >>> la quantité de mouvement est conjointe de la masse

-la fréquence est conjointe de l’accélération

-le  potentiel magnétique est conjoint de potentiel électrique- etc.

-grandeurs conjuguées canoniques

Une grandeur G3 est dite "conjuguée canonique d’une autre grandeur G4"

quand  G3.G4 = a (action)

Soit donc : le moment centrifuge Î*(conjugué de la vitesse angulaire ω) car Î*.ω = a

le moment d'inertie, conjugué de la fréquence car Î.f = a

une coordonnée (l)= conjuguée de la quantité de mouvement Q’) car l.Q’ = a

le moment statique Ms (= conjugué de la vitesse v) car Ms.v = a

l’angle θ (= conjugué du moment cinétique Mcp) car θ.Mcp = a

l'énergie E (= conjuguée du temps t) car E.t = a

-grandeur extensive: exprime les aspects quantitatifs des choses incluses dans un système (comme: masse, charge électrique, énergie interne, ....)

-grandeur intensive: exprime les aspects qualitatifs de l’intérieur d’un système (mais restant indépendante des quantités concernant ce qui est inclus dans le système où elle intervient (exemples >> pression, température, potentiel,....)

-grandeur massique: qui est fonction dérivée par rapport à une masse

-grandeur molaire : qui est fonction dérivée par rapport à une quantité de matière

Pour trouver une grandeur molaire à partir d'une grandeur massique, on doit multiplier la version massique par la masse molaire

-grandeur observable: s’emploie en Physique des particules, pour désigner toutes les grandeurs mesurables, spécifiques à cette branche et ceci aussi bien pour les grandeurs que pour leurs composantes, carrés, cubes, etc (Exemples: abscisse--quantité de mouvement-- moment cinétique..)

-grandeur scalaire : grandeur à laquelle est attachée une quantité 

-grandeur spatiale: qui est diffusée dans un angle solide (cas des FLUX, champs, potentiels ...)

-grandeur spectrale: qui est relative à tout le spectre

-grandeur spectrique (et son synonyme : grandeur monochromatique): grandeur qui est fonction dérivée par rapport à une "seule" longueur d’onde.Voir par exemple les coefficients en optique.

-grandeur est accessoirement un terme tout bonnement simplifié pour exprimer une longueur.

 

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