Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

     Classe de Première S    programme 2011

Un excellent site pour réviser : kartable.fr

Et maintenant, quelques réflexions personnelles...

Généralités

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L'objet de la physique est la nature : à partir de son observation, son objectif est de la modéliser pour la comprendre et la prévoir.
Une grandeur physique permet de décrire quantitativement un paramètre d'étude : c'est le cas de la distance, de la masse ou de la durée. La mesure d'une grandeur physique conduit à une valeur exprimée dans une unité donnée.
Mesurer, c'est comparer : si un objet mesure 12 mètres, c'est qu'il a longueur de 12 fois un mètre, le mètre étant l'étalon de référence (unité).
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Aussi précise qu'elle soit voulue, une mesure est nécessairement accompagnée d'une incertitude liée à l'observateur, à l'appareil de mesure et à son utilisation, ou encore aux conditions de mesure.
Ainsi, dire qu'un segment mesure 6,0 cm n'a pas la même signification que dire qu'un segment mesure 6 cm : la première mesure est plus précise que la seconde, puisqu'elle a nécessité un appareil permettant de distinguer les dixièmes de centimètre (alors que la deuxième mesure est faite avec une règle graduée tous les centimètres). Dans l'expression du résultat d'une mesure, les chiffres de la valeur sont donc significatifs.
L'évaluation de l'incertitude peut être complexe. Pour reprendre l'exemple de la mesure d'une segment, la première mesure donne une valeur au dixième de centimètre près, alors que la seconde donne une valeur au centimètre près. L'incertitude absolue sur la mesure est de 0,1/2 = 0,05 cm lors de la première mesure, et de 1/2 = 0,5 cm pour la seconde.
Pour s'entraîner
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L'opération de mesure conduit à des valeurs qui peuvent être d'ordres de grandeur très différents. Ainsi, notre segment de 6 cm mesure également 0,00006 km : on voit immédiatement que le centimètre est plus adapté à la mesure que le kilomètre, ce qui justifie l'utilisation des multiples/sous-multiples appropriés.
Pour pouvoir comparer deux valeurs et se rendre compte de leurs ordres de grandeur,
Voici le titre du tableau
péta (P) téra (T) giga (G) méga (M) kilo (k) unité milli (m) micro (µ) nano (n) pico (p) femto (f)
1015 1012 109 106 103 100 = 1 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15
On utilise également des multiples et sous-multiples usuels.
Voici le titre du tableau
kilo (k) hecto (h) déca (da) unité déci (d) centi (c) milli (m)
103 102 101 100 = 1 10-1 10-2 10-3
Pour s'entraîner : sur les multiples, les sous-multiples, les calculs avec puissances de dix, l'écriture scientifique, les ordres de grandeur.

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L'opération Pour s'entraîner sur les conversions temporelles

 

Structure de la matière

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L'utilisation du microscope optique montre l'existence de cellules (objets d'étude de la SVT) ; ces cellules sont constituées d'organites eux-mêmes constitués de molécules. Les molécules sont des assemblages (Legos) d'atomes. Les atomes sont constitués de protons, de neutrons et d'électrons : si l'électron est une particule élémentaire a priori insécable, protons et neutrons sont constitués chacun de trois particules plus petites encore, les quarks.
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La taille de l'atome est de l'ordre de la dizaine de nanomètres (10-10 m).
L'atome comporte un noyau central (taille de l'ordre de 10-15 m) et d'un cortège électronique. Le noyau est constitué de nucléons, particules réparties en deux types : protons et neutrons. Toutes deux ont des masses voisines, mais le proton est électriquement positif alors que le neutron est... neutre !
Le nombre de protons dépend de l'élément chimique concerné : 6 pour le carbone (symbole : C), 7 pour l'azote (symbole : N), 8 pour l'oxygène (symbole : O), etc. Ce nombre est appelée numéro atomique et noté Z.
Le nombre de neutrons dépend alors de l'isotope concerné ; le nombre d'électrons est le même que celui de protons dans l'atome (ce n'est plus le cas pour les ions).
Le nombre de nucléons A donne le nombre total de protons et de neutrons de l'atomes : le nombre de neutrons s'en déduit par soustraction A - Z. Les électrons, particules négatives, entourent le noyau atomique en nombre égal au nombre de protons, de sorte que la charge électrique globale de l'atome soit nulle.
Par ailleurs, l'atome est essentiellement vide et sa masse est concentrée en son noyau.
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Certains électrons sont globalement plus proches du noyau que d'autres.
De fait, les électrons se répartissent dans des couches numérotées (n = 1 pour la plus proche du noyau) et nommées (K comme Kern, le noyau en allemand, pour la couche n = 1, puis ordre alphabétique : L, M, N...) en respectant ce qu'on appelle le principe d'exclusion de Pauli : 2n² électrons au plus par couche. Ainsi, la couche K (n = 1) ne peut accueillir que 2 électrons, la couche L (n = 2) 8 électrons, la couche M (n = 3) 18 électrons.
La structure électronique donne la répartition des électrons dans les couches : pour l'atome de carbone (Z = 6), elle s'écrit : (K)2 (L)4, ce qui indique bien que 2 électrons sont dans la couche K et 4 dans la couche L.
La dernière couche qui contient des électrons est appelée couche externe : le carbone compte 4 électrons sur sa couche externe, L. Comme son nom l'indique, cette couche délimite l'atome : c'est elle qui est en contact avec l'extérieur, et elle conditionne la façon dont l'atome va réagir avec les autres.
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Comme son nom l'indique, la couche externe délimite l'atome : c'est elle qui est en contact avec l'extérieur, et elle conditionne la façon dont l'atome va réagir avec les autres. Le nombre d'électrons qu'elle contient est donc très important en chimie.
Ainsi, les atomes de gaz nobles ont tous 8 électrons externes : ce point commun est à rapprocher de leur réactivité quasi nulle. S'ils ne réagissent pas, c'est que cette structure électronique externe à 8 électrons leur confère cette propriété de stabilité. La règle de l'octet stipule que tous les atomes envient les gaz nobles : s'ils réagissent, ils le font de façon à obéir à la règle de l'octet, c'est-à-dire de façon à obtenir 8 électrons externes.
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L'atome peut réagir de deux façons : en formant un ion ou en s'unissant avec d'autres atomes.
Un ion monoatomique est un atome qui a gagné ou perdu un ou des électrons : ce gain (ou cette perte) est régi par la règle de l'octet. Ainsi, l'ion sodium est Na+ : l'atome Na de structure électronique (K)2 (L)8(M)1 perd un électron pour obéir à la règle de l'octet (il a alors plus de protons positifs que d'électrons, d'où le signe + de l'ion).
Dans une molécule, les atomes sont réunis par des liaisons covalentes : chaque liaison résulte de la mise en commun de deux électrons entre deux atomes. Ainsi, pour respecter la règle de l'octet, l'atome de carbone est susceptible de former 4 liaisons covalentes lui permettant de récupérer les 4 électrons manquants pour l'octet ; l'atome d'azote fera 3 liaisons (en conservant un doublet non liant), l'atome d'oxygène 2 liaisons (en conservant deux doublets non liants), et l'atome d'hydrogène une seule. Les atomes d'halogènes (fluor F, chlore Cl, brome Br ou iode I) forment une seule liaison covalente et conservent trois doublets non-liants.
Parfois, certains atomes mettent plus d'un électron en commun et forme des liaisons multiples (double ou triple) : c'est le cas du carbone dans les alcènes (liaison double) et dans les alcynes (liaison triple).
La formule de Lewis d'une molécule représente les doublets liants et non-liants existant au sein des molécules.
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Dans la classification périodique, héritée de Mendeleiev, les éléments sont rangés par ordre croissant de numéro atomique. La répartition particulière des éléments dans le tableau laisse apparaître des familles d'éléments en colonne (propriétés chimiques voisines) et chaque ligne ou période du tableau correspond au remplissage d'une couche externe.
Pour les unités simples, les conversions sont commodes : il suffit de bien mémoriser les tableaux de multiples et sous-multiples.
Pour les unités composées, il faut prendre des précautions. Le plus simple est de leur donner du sens. Prenons l'exemple de la vitesse du son dans l'air, de l'ordre de 300 m/s : le son parcourt 300 m en 1 s, soit 0,300 m en 1 s et 3 600 fois plus en 1 h, d'où la conversion 300 m/s = 0,300 x 3 600 = 1 000 km/h.
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De façon classique, la matière est présente sous trois formes : solide, liquide et gaz. On peut parler de matière condensée pour les solides et les liquides, et de fluides pour les liquides et les gaz.
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La masse volumique d'une espèce chimique porte bien son nom : c'est la masse d'un volume donné de cette espèce. Ainsi, la masse voumique de l'eau est connue de tous : 1 L d'eau pesant 1 kg, &rho (eau) = 1 kg/L. Par définition, La masse volumique du fer est de 7,9 kg/L alors que celle du bois de sapin est de 0,5 kg/L. Or, vous savez que le fer coule et que le bois tendre flotte : pour identifier cette flottabilité, on a défini la densité comme le quotient de la masse volumique de l'espèce sur celle de l'eau, Ainsi, la densité du fer est supérieure à 1 et celle du bois tendre inférieure à 1. < br/> Deux liquides peuvent être miscibles (se mélangent et ne forment qu'une phase : eau et alcool) ou non miscibles (ne se mélangent pas et forment 2 phases distinctes : eau et huile). Dans le cas du mélange de 2 liquides non miscibles, c'est la densité qui dicte leurs positions respectives : l'huile, qui a une densité inférieure à 1, surnage ; en revanche, un solvant dense comme le dichlorométhane (densité : 1,2) se placera sous l'eau qui surnagera.
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L'espèce végétale est broyée et placée dans un ballon contenant de l'eau et des grains de pierre-ponce (pour agitation). Le ballon est connecté à un réfrigérant droit horizontal (mais légèrement incliné) puis chauffé : les vapeurs formées, qui entraînent les substances odorantes (huiles essentielles), se recondensent dans le réfrigérant et sont récupérées à sa sortie.
Le distillat doit être relargué (ajout de sel pour diminuer la solubilité de l'huile essentielle dans l'eau) puis on procède à une extraction par solvant : le distillat est placé dans une ampoule à décanter en présence d'un solvant bien choisi (peu toxique, non miscible à l'eau, il doit être volatil et assurer une solubilité de l'huile meilleure en son sein que dans l'eau). La densité du solvant permet de savoir dans quelle phase (inférieure si d > 1, supérieure si d < 1) il se trouve ; en l'évaporant, on récupère l'huile essentielle convoitée.

 

Quantité de matière

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Le moindre objet qui nous entoure est constitué d'un nombre considérable de molécules. Pour les dénombrer plus facilement, le chimiste les regroupe par paquets appelés moles. Par convention, ce paquet compte autant de molécules qu'il y a d'atomes dans 12 g de carbone 12 : ce nombre est appelé nombre d'Avogadro et vaut NA = 6,02.1023 mol-1.
Pourquoi le chimiste doit-il compter les molécules ? Parce qu'il s'intéresse aux transformations de la matière et que ces dernières ont lieu au niveau des molécules... seulement, sur sa paillasse, lorsqu'il mélange les réactifs, il ne le fait pas molécule par molécule !
Le nombre de moles présentes dans un échantillon d'espèce chimique est appelé quantité de matière et noté n.
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La masse molaire d'un molécule est la masse d'une mole de molécules. Notée M, elle peut être calculée à partir des masses molaires des atomes qui, elles, sont connues.
Voici le titre du tableau
atome hydrogène H carbone C azote N oxygène O
M (g.mol-1) 1,0 12,0 14,0 16,0
Ainsi, pour calculer la masse molaire d'une molécule, il suffit de disposer de sa formule brute. Pour le glucose, par exemple, de formule brute C6H12O6, la masse molaire s'écrit
M(C6H12O6) = 6 x 12,0 + 12 x 1,0 + 6 x 16,0 = 180,0 g.mol-1
Une mole de molécules de glucose pèse donc 180,0 g. Cette donnée permet ainsi de calculer la quantité de matière (nombre de moles) contenue dans un échantillon de glucose. Prenons par exemple 10 g de glucose,
n(C6H12O6) = m(C6H12O6)/M(C6H12O6) = 10/180,0 = 0,056 mol = 56 mmol
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Tout dépend tout d'abord de la nature de cet échantillon : solide, liquide ou gaz.
Pour un échantillon solide, c'est simple : la masse molaire M donne accès à la masse d'une mole de l'espèce, il suffit de raisonner par proportionnalité pour obtenir que n = m/M.
Pour un échantillon liquide, au laboratoire, la quantité est mesurée en volume (V en L, mL...) : il faut utiliser la masse volumique (ou la densité) pour trouver la masse correspondante m = &rho x V, puis utiliser la masse molaire n = m/M.
Pour un échantillon gazeux, on utilise le volume molaire Vm : ce dernier donne le volume occupé par 1 mol de gaz (quel qu'il soit) dans des conditions de température et de pression données. Par exemple, sous pression atmosphérique et à 20°C, Vm = 24,0 L.mol-1. Ainsi, la quantité de matière s'obtient par n = V/Vm.
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La préparation de la solution est conditionnée par le volume désiré Vf et par la concentration Cf de cette solution. Ces données fournissent la quantité de matière contenue dans la solution préparée : n = Cf x Vf.
Or, cette quantité de matière peut être prélevée de deux façons,
  • par dissolution d'une espèce : si l'espèce est solide, il faudra en peser une masse m = n x M ; s'il s'agit d'un liquide, il faudra en plus utiliser la masse volumique : m = n x M puis V = m/&rho .
  • par dilution d'une solution plus concentrée : le prélèvement de la quantité n vérifie n = Cf x Vf = Ci x Vi où Ci est la concentration de la solution mère concentrée et Vi le volume qu'il faut en prélever. On peut également recourir au facteur de dilution F = Ci/Cf : on a alors Vi = Vf/F.

 

Réaction chimique

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Lors d'une transformation physique ou chimique, la matière passe d'une forme à l'autre. Contrairement aux transformations physiques (changement d'état, déformation, rupture...), les transformations chimiques ont lieu au niveau moléculaire. Une réaction chimique se propose d'expliquer une transformation chimique en identifiant des réactifs conduisant à des produits ; elle est schématisée par une équation de réaction.
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Lorsqu'on brûle un morceau de charbon, du dioxyde de carbone apparaît (trouble de l'eau de chaux) et ceci n'est possible qu'en présence de dioxygène (comburant) : si l'on suppose que le charbon est constitué de carbone pur C(s), l'équation de combustion du charbon s'écrit C(s) + O2(g) = CO2(g).
De la même façon, la combustion de l'alcool ménager ou éthanol, de formule brute C2H6O(l), s'accompagne de la production de dioxyde de carbone et d'eau (qui se dépose sur un couvercle, par exemple) : l'équation de réaction s'écrirait alors C2H6O(l) + O2(g) = CO2(g) + H2O(l)... mais ne serait pas correcte : on ne retrouve pas tous les atomes des réactifs au sein des produits. En effet, lors d'une réaction chimique, il y a conservation de l'élément chimique : il faut donc ajuster l'équation au moyen de coefficients dits stoechiométriques placés devant les molécules. L'équation ajustée est alors : C2H6O(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3 H2O(l). Elle indique alors que la combustion d'une molécule d'éthanol nécessite 3 molécules de dioxygène et produit 2 molécules de dioxyde de carbone et 3 molécules d'eau.
Pour s'entraîner à ajuster des équations : ici, ici, , et encore ici.
A l'aide d'une équation ajustée, il est possible de déterminer les quantités de réactifs ayant réagi et les quantités de produits formées : les coefficients stoechiométriques en donnent les proportions.
Un bon exercice d'entraînement pour comprendre l'exploitation des équations : la bosse des dromadaires.
Quelle quantité d'eau le dromadaire peut-il récupérer par kilogramme de graisse (tristéarine C57H110O6) stockée dans sa bosse ? La réaction de restitution de l'eau est celle de combustion de la graisse ; on donne les masses molaires en g.mol-1 du carbone : 12,0 ; de l'hydrogène : 1,0 ; de l'oxygène : 16,0.

 

Ondes

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Une onde est le propagation d'une perturbation. Une onde sonore, par exemple, est produite par un haut-parleur dont la membrane est mise en mouvement : ce mouvement est transmis au molécules du milieu environnant. Un microphone est susceptible de capter ces vibrations et de les transformer en un signal électrique qui retranscrit fidèlement le son reçu, ce que l'on peut constater à l'oscilloscope. Sur l'exemple ci-dessous, l'oscilloscope est réglé avec un balayage horizontal de 0,5 ms/div et une sensibilité verticale de 1 V/div : on en déduit un signal d'amplitude U = 3 V et de période T = 2 ms. Le son correspondant a ainsi une fréquence f = 1/T = 500 Hz. On rappelle que pour un signal périodique, la période désigne la durée du motif qui se répète et la fréquence représente le nombre de fois que ce motif se répète par seconde. Pour un son, la fréquence est liée à la hauteur de la note : plus elle est élevée, plus le son est aigu. L'oreille est sensible aux sons de fréquence comprise entre 20 Hz et 20 kHz : au-delà de 20 kHz, on parle d'ultrason.
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La lumière se propage dans le vide à une vitesse (célérité) c = 299 792 458 m.s-1 = 3,00.108 m.s-1. Cette vitesse est considérable à notre échelle (elle explique l'instantanéité apparente de la propagation de la lumière : l'éclair apparaît immédiatement, alors que le tonnerre se fait entendre après, le son se propageant un million de fois moins vite) mais bien dérisoire à l'échelle de l'Univers : si la lumière met un peu plus de 8 minutes à nous venir du Soleil, elle met plusieurs années pour venir de la galaxie la plus proche et plusieurs milliards d'années pour les galaxies les plus éloignées. Ainsi, "voir loin, c'est voir dans le passé" : nous ne voyons pas les objets lointains tels qu'ils sont, mais tels qu'ils étaient lorsque la lumière qui nous en parvient a été émise. Avantage : nous pouvons disposer d'informations sur la jeunesse de l'Univers. Inconvénient : difficile d'envisager une quelconque communication avec les civilisations extraterrestres !
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A chaque couleur lumineuse est associée une valeur de longueur d'onde : la lumière visible est constituée des ondes électromagnétiques dont la longueur d'onde est comprise entre 400 nm (violet) et 800 nm (rouge). En-dessous de 400 nm, on parle d'ultraviolets, puis de rayons X et enfin de rayons gamma ; au-dessus de 800 nm, on parle d'infrarouges, puis de micro-ondes et en fin d'ondes radio. L'Homme a appris à fabriquer des détecteurs pour toutes ces gammes de longueur d'onde, venant compléter ses yeux, comme autant de "lunettes" permettant de voir l'Univers sous un autre angle.
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Le phénomène de réfraction peut se produire lorsque la lumière change de milieu de propagation : la lumière change alors de direction. Ce phénomène est lié à la vitesse de propagation de la lumière, qui diffère selon les milieux. On définit généralement pour chacun un indice optique n = c/v où v est la vitesse de la lumière dans le milieu : plus l'indice est grand, moins la lumière est rapide. Lors d'un changement de milieu, la vitesse de propagation de la lumière change également.
Sur ce schéma, on voit que la distance DA est parcourue à la vitesse v1 = c/n1 alors que la distance est parcourue à la distance v2 = c/n2. La trigonométrie nous donne DA = v1 x t = AB sin i1 et BC = v2 x t = AB sin i2 : on aboutit ainsi à la loi de Descartes-Snell : n1 sin i1 = n2 sin i2.
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Le prisme est constitué de verre, matériau qui a une propriété étonnante : son indice de réfraction n'est pas fixe mais dépend de la longueur d'onde (couleur) de la lumière incidente. Ainsi, des lumière monochromatiques bleue et rouge ne sont pas déviées du même angle lors des deux réfractions ayant lieu à la traversée du prisme. Il en va de même pour toutes les couleurs qui seraient initialement superposées dans la lumière blanche : elles se retrouvent toutes réfractées différemment, ce qui permet de les disperser.
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Le résultat de la dispersion d'une lumière par un prisme (ou un réseau) est son spectre. Selon la source de lumière, les spectres sont de trois types
  • spectre continus d'émission : c'est le spectre obtenu par l'analyse de la lumière d'un corps chauffé. Ce spectre contient de nombreuses couleurs et s'enrichit de lumières de faible longueur d'onde si le corps est porté à très haute température.
  • spectre de raies d'émission : c'est le spectre obtenu par l'analyse de la lumière émise par une ampoule type néon. Ce spectre ne présente que quelques raies colorées sur un fond sombre. Ces raies sont caractéristiques de la composition du gaz à l'intérieur de l'ampoule.
  • spectres de raies d'absorption : c'est le spectre obtenu par l'analyse de la lumière blanche ayant filtré à travers un gaz, dont on retrouve les raies caractéristiques mais, cette fois, sous forme de raies sombres sur un fond coloré (spectre de la lumière blanche).
L'analyse du spectre de la lumière émise par une étoile est un spectre de raies d'absorption : il nous renseigne à la fois sur sa température de surface (d'autant plus élevée que les raies violettes sont présentes) et sur sa composition (les raies absorbées sont caractéristiques des gaz présents dans l'atmosphère de l'étoile).

 

Mécanique

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Le centre d'inertie d'un objet est le point dont le mouvement est le plus simple à décrire ; il donne en quelque sorte le mouvement d'ensemble de l'objet.
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La trajectoire donne l'ensemble des positions spatiales occupées par l'objet (centre d'inertie) au cours du temps ; la vitesse instantanée décrit la façon dont ces positions évoluent au cours du temps.
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La description du mouvement d'un objet doit toujours être assortie du point de vue adopté pour la description : on parle de référentiel d'étude. Ainsi, le mouvement des astres n'est pas le même selon le référentiel adopté : sur Terre (référentiel terrestre), le Soleil semble tourner autour de la Terre ; dans le référentiel du centre du système solaire (éréférentiel héliocentrique), c'est la Terre qui tourne autour du Soleil !
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Le fait d'exercer une action mécanique sur un système tend à modifier son mouvement dans le sens où l'action a été effectuée : il n'y a rien de plus efficace pour schématiser cela que le concept de vecteur. Une action mécanique est donc modélisée par un vecteur appelé force dont la direction et le sens donnent l'action réalisée et la norme donne l'intensité de l'action (exprimée en newtons (N) et représentée à l'échelle).
Pour prévoir l'évolution mécanique d'un système, il faut réaliser un bilan des forces subies (par le biais d'un diagramme objet-interactions, par exemple) afin de cerner la combinaison de leurs actions. Cette combinaison, appelée résultante, n'est autre que la somme des vecteurs forces appliquées au système.
Newton a constitué que, dans les référentiels terrestre, géocentrique et héliocentrique, tout système soumis à des forces qui se compensent (résultante nulle) est soit au repos, soit en mouvement rectiligne et uniforme ; de même, un système au repos ou en mouvement rectiligne et uniforme est nécessairement soumis à des forces qui se compensent. Ceci constitue le principe d'inertie, qui permet par exemple d'expliquer pourquoi il est impossible de faire décrire un virage à un véhicule sur une route parfaitement verglacée...
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La masse d'un objet décrit la quantité de matière qu'il renferme : plus il est "massif" et plus sa masse est grande. La masse s'exprime en kilogrammes (kg).
Le poids est la force d'attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur tous les corps à sa surface. On peut le calculer simplement à partir de la donnée de l'intensité de pesanteur g : P = m x g. A la surface de la Terre, g est de l'ordre de 10 N/kg ; elle est 1,6 fois plus faible sur la Lune.
Newton a généralisé la loi d'attraction gravitationnelle sous la forme : . Cette loi permet de calculer la valeur de la force gravitationnelle (toujours attractive) exercée par un corps sur un autre.
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Un fluide peut être un liquide ou un gaz.
Un fluide exerce sur toute paroi avec laquelle il est en contact une force pressante orthogonale à la paroi : une simple bouteille d'eau percée de quelques trous permet de le constater. Ainsi, l'air exerce sur nous une force pressante F colossale qui permet par exemple d'expliquer l'effet ventouse. Cette force se répartissant sur toute la surface S de la paroi, il est commode de définir une force par unité de surface ou pression du fluide : P = F/S exprimée en pascals : 1 Pa = 1 N/m².
Au niveau de la mer, dans les conditions standard, la pression atmosphérique est de 1 013 hPa soit plus de 100 000 N/m² : chaque m² de paroi exposée à l'air subit donc une force pressante équivalente au poids de 10 voitures d'une tonne !
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En plongée, la pression due à l'eau augmente d'un bar (105 Pa) tous les 10 m.
D'après la loi de Boyle-Mariotte, le produit PxV d'une quantité donnée de gaz à température donnée est constant : ainsi, un ballon de baudruche de 5 L à la surface de l'eau (pression atmosphérique 1 bar) a un volume de 1 L à 40 m de profondeur (pression de 1 + 4 = 5 bars) de sorte que le produit PxV soit toujours égal à 5 L.bar.
La pression surajoutée par l'eau explique la nécessité d'utiliser un détendeur sur la bouteille de plongée pour adapter la pression du gaz respiré à celle de l'eau environnante.
En altitude, la pression de l'air diminue (l'air se raréfie) : un ballon gonflé d'hélium à la surface de la Terre doit être extensible pour ne pas exploser en prenant de l'altitude (son volume augmente du fait de PxV = constante).
La loi de Henry explique qu'il y a d'autant plus de gaz dissous en solution que la pression de gaz au-dessus de la solution est élevée : c'est pourquoi les sodas paraissent si calmes dans leur bouteille... avant qu'on n'ouvre la bouteille : la pression chute brutalement et une grande quantité de gaz est libérée. Cette loi explique l'importance du respect de paliers de décompression lors de plongées profondes : la pression augmentant, les gaz respirés se dissolvent davantage dans le sang ; si l'on remonte trop vite, ces gaz sont libérés dans les vaisseaux sanguins qu'ils risquent d'obstruer.