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Les sciences pour tous !

Balbereith
Staffieux retraité

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MessageSujet: Les sciences pour tous !   Ven 14 Oct 2011 - 8:35

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Les sciences sont un domaine que peu abordent et souvent on se pose beaucoup de question sur des phénomènes de tout les jours. C'est pour cela que je créais ce topic, pour vous mettre à disposition des bases de cultures scientifiques pour pouvoir comprendre le pourquoi d'un phénomène.
Spoiler:
 
Je n'expliquerai pas tout avec les mains, je mettrais certaines choses en équations, et vous expliquerez comment résoudre le problème, pour vous présenter comment l'outil mathématiques peut servir, et je vous tracerai de temps à autre les graphiques représentatif pour que cela parle pour tout le monde ^^

Les sciences comme tout domaine est important, il faut avoir un connaissance minimale de chacune, déjà pour savoir ce qui se passe, et ensuite pour éviter de se faire passer pour un ignorant en société sur tout que maintenant les sciences, comme le social est omnispésent, et surtout pour éviter de ce faire embobiné car il est facile de faire dire ce que l'on veut aux chiffres mais un oeil informé non ^^

Nous allons commencer doucement par la mécanique du point dans le modèle classique, on ne fera pas de mécanique quantique ou de relativité généralisée, on se limitera à la mécanique dite "Newtonienne" .

- - - - - -

Physique : Mécanique du point

La première question que l'on peut se poser en voyant ce titre, qu'est ce que la mécanique ?
La mécanique est une science regroupant deux sciences en réalité, la cinétique et la dynamique.
  • La cinétique est l'étude du mouvement et de sa trajectoire.
  • La dynamique est l'étude des causes du mouvement et donc des forces.


La deuxième question concerne le "point", pourquoi le point ? Par définition, le point est un objet mathématique sans aucune dimension, de plus en mécanique on lui donne une masse (attention, je n'ai pas dit poids ! La balance de votre salle de bain mesure votre masse et non votre poids, les deux notions ne sont pas à confondre, c'est un abus de langage.). Le problème, c'est que aucun corps dans l'univers dotés d'une masse est sans dimensions. Parler de point est donc complètement ridicule à priori... Hé bien, réponse du physicien, "Et bah cela marche superbement bien pourtant à condition que..." Pourquoi le physicien le dit, c'est une approximation, une simplification qui n’entraîne que peut de marge d'erreur sur le résultat.

Le principe de l’approximation du corps en un point n'est possible qu'à une seul condition, les dimensions du corps étudié sont très inférieures en comparaison des dimensions de l'étude. Des exemples permettrai de mieux comprendre... Je prend un satellite qui tourne autour de la terre, je vais dans l'espace et je me met à bonne distance pour pouvoir voir toute la Terre et le satellite qui tourne autour, le satellite ne fait que quelques mètres alors que le rayon de la Terre se compte en milliers de kilomètres... De loin, le satellite vous semblera être un point qui tourne. Et bien, c'est le même principe ici.

Les termes du titre étant définit on peut maintenant s'attaquait au début de ce qui nous intéresse. Qu'est ce qui permet le mouvement d'un objet ? Qu'est ce que l'on doit faire pour mettre en mouvement les corps ? On applique une force ! Une force peut être de deux types à distance et de contact, vu de loin ^^. En réalité il n'y a que 4 forces, la force gravitationnelle (deux corps massique s'attirent entre eux, et oui, vous attirez votre écran et votre écran vous attire à lui) la force électrostatique (deux charges de même signes se repousse alors que des charges de signes opposés s'attire) et les forces atomiques faible et forte (l'une est responsable de la radioactivité et lors de la cohésion des noyaux des atomes) mais ces deux dernières nous sont inutiles en mécanique du point. Toutes les forces que nous allons rencontrer seront soit des forces gravitationnelles soit des forces électrostatiques.
Les forces sont mathématiquement simulée par :
  • un point d’application : (point de contact ou centre d'inertie [définit plus tard])
  • Une direction et un sens : dans quel direction vous poussez une caisse dans un jeu vidéo
  • Une intensité : si vous poussez fort ou pas fort...


C'est bien gentil mais tout bouge plus ou moins, c'est pour cela que l'on a besoin d'un référentiel, un objet que l'on considère fixe et à partir du quel on mesure les positions successives du système que l'on souhaite étudier. Nous commencerons définir la notion de référentiel Galiléen (du nom de Galilée un référentiel galiléen est un objet soumis à aucune force (on dit qu'il est alors isolé) est en mouvement rectiligne uniforme (cad en ligne droite et toujours à la même vitesse) dans un autre référentiel galiléen.
Oui bon je sais la définition est étrange, mais c'est comme çà ^^ On pose en première approximation, le soleil comme référentiel galiléen et en deuxième approximation le référentielle géocentrique (la terre tourne dans le référentiel géocentrique, l'objet de référence n'est que le centre de la Terre) mais que sur une courte durée de temps 72h au grand maximum (déjà là la marge d'erreur est perceptible ^^). Ensuite si on étudie sur des durée encore plus petite de l'ordre de l'heure, on peut faire une troisième approximation, le sol est un référentiel galiléen (sur une période de 24h on ne peut pas faire cette approximation, un petite exemple, le pendule du Panthéon ou pendule de Foucault).

Maintenant que nous avons définie ce qu'est un référentiel, je peux maintenant vous parlez des hypothèse de la mécanique classique :
  • Le temps est indépendant du référentiel choisi.
  • Les distances entre deux points d'un solide indéformable reste constant
  • les énergies [définie plus tard] sont des fonctions continue de la position

Les deux premières hypothèses doivent être vérifié sinon on se place dans la mécanique relativiste d'Einstein et la troisième relève de la physique quantique dont Max Plank en est le père. La mécanique classique dite newtonienne n'est valide que pour des distances supérieures aux dimensions de l'atome et pour des vitesses bien inférieur à celle de la lumière (la célérité de la lumière c, Vitesse maximum = 0,9 x c).

La mécanique classique se base sur trois postulats ou trois principes (au choix) qui sont donc indémontrable mais que l'expérience vérifie quotidiennement dont si un jour on trouve un système dans les conditions énoncés plus haut qui ne respect pas ces trois principes est bien vous pouvez oublier tout ce que je vais vous raconter ^^ Les trois principes sont les suivants et sont définie dans un référentiel galiléen :
[list][*]Principe d'inertie : Si un système de masse m n’est soumis à aucune force, ou s’il est soumis à un ensemble de
forces dont la résultante est nulle, alors le centre d’inertie G du système décrit un mouvement
rectiligne et uniforme. (en gros si un système est isolés ou pseudo isolé, alors c'est un référentiel galiléen...)
[*]Principe fondamental de la dynamique : Si un système de masse totale m est soumis à plusieurs forces extérieures dont la résultante n’est pas nulle, alors le centre d'inertie G du système prend une accélération a liée à la résultante et à la masse m d'après la relation : m x accélération = somme des forces extérieures
[*]Principe d'action... réaction : Si un corps A exerce une force sur un corps B alors le corps B exerce une force sur le corps A de même direction, de sens opposé et égale en intensité.


- - - - - -

Voilà une petite intro sur la mécanique, j'ai ainsi définie le cadre de mon étude et poser les définition à partir des quels je vais pouvoir tout construire ^^ cette introduction est importante pour pouvoir comprendre la suite car tout repose dessus, si vous avez des questions où des remarques ^^