ProgrammeL1 · S1Sciences et modélisation
L1S1Sciences et modélisation

Physique

Modéliser des phénomènes physiques avec des grandeurs, unités, vecteurs et lois fondamentales.

#mécanique#électricité#mesure#modélisation
5chapitres
5exercices corrigés
8questions de quiz
0/5chapitres maîtrisés
À LA FIN DE CE COURS

Objectifs d’apprentissage

  • Identifier les grandeurs physiques, choisir des unités cohérentes et contrôler une relation par analyse dimensionnelle.
  • Décrire un mouvement par sa position, sa vitesse et son accélération dans un référentiel clairement choisi.
  • Établir un bilan des forces et appliquer la deuxième loi de Newton à des systèmes mécaniques simples.
  • Relier travail, énergie cinétique, énergie potentielle et puissance pour résoudre un problème avec ou sans frottements.
  • Construire, tester et interpréter une simulation numérique élémentaire en explicitant les hypothèses et les incertitudes.
AVANT DE COMMENCER

Prérequis utiles

  • Manipuler les fonctions usuelles, les vecteurs du plan et les dérivées élémentaires.
  • Résoudre une équation du premier degré et effectuer des conversions d’unités avec des puissances de dix.
  • Utiliser un tableur ou un langage comme Python pour des calculs numériques simples et des graphiques.
CHAPITRE 01 L1 · S1

Grandeurs et unités

35 min de lectureLeçon originale de révision

Définir et mesurer une grandeur

Une grandeur physique associe une valeur numérique et une unité : L=2,4 mL=2{,}4\ \mathrm{m}. Le Système international utilise notamment le mètre, le kilogramme et la seconde. Une dimension décrit la nature d’une grandeur, par exemple [v]=LT−1[v]=L T^{-1}, sans dépendre de l’unité choisie. L’analyse dimensionnelle impose que les deux membres d’une égalité aient la même dimension ; elle repère une erreur, mais ne prouve pas une formule.

Exemple guidé. Pour vérifier x=x0+v0t+12at2x=x_0+v_0t+\frac12at^2, on a [x0]=L[x_0]=L, [v0t]=(LT−1)T=L[v_0t]=(LT^{-1})T=L et [at2]=(LT−2)T2=L[at^2]=(LT^{-2})T^2=L. La relation est homogène. Avec v0=3 m s−1v_0=3\ \mathrm{m\,s^{-1}}, t=4 st=4\ \mathrm{s}, a=2 m s−2a=2\ \mathrm{m\,s^{-2}}, x0=1 mx_0=1\ \mathrm{m}, on obtient x=1+12+16=29 mx=1+12+16=29\ \mathrm{m}.

Limite et erreur fréquente : additionner des mètres et des secondes est impossible ; convertir seulement le nombre, sans convertir l’unité, fausse le résultat.

Point de contrôle : quelle dimension doit avoir une constante kk dans F=kxF=kx ? Réponse : MT−2M T^{-2}.

Points à retenir
  • Une mesure doit toujours être accompagnée de son unité et de sa résolution.
  • L’homogénéité dimensionnelle est un filtre de cohérence, pas une démonstration complète.
  • Les conversions se font sur la valeur et l’unité, en conservant les puissances de dix.
Synthèse du chapitre

Une grandeur physique associe une valeur numérique et une unité : . Le Système international utilise notamment le mètre, le kilogramme et la seconde. Une dimension décrit la nature d’une grandeur, par exemple , sans dépendre de l’unité choisie.