AU LABORATOIRE DE PHYSIQUE

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Nadine Audet
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1 AU LABORATOIRE DE PHYSIQUE Les unités du système international Les conversions d unités Notation scientifique et chiffres significatifs Mesures et incertitudes Les appareils de mesures en physique Comment résoudre un problème de mécanique classique? 1

2 LES UNITÉS DU SYSTÈME INTERNATIONALE (U.S.I) FIRST Quelques règles d écriture : Les symboles des unités sont écrits en minuscule sauf s il dérive d un nom propre. Quand une unité dérivée est formée en multipliant plusieurs unités, elle est exprimée à l aide de symboles d unités séparés par un point. Les principales unités dérivées Les 7 unités de base Quand une unité dérivée est formée en divisant une unité par une autre, on utilise une barre oblique (/) ou des exposants négatifs : m/s ou m.s -1 2

3 LES 7 UNITÉS DE BASE Grandeur unité symbole Longueur mètre m Masse kilogramme kg Temps seconde s Intensité du courant Ampère A Température Kelvin K Quantité de matière mole mol Intensité lumineuse candela cd 3

4 LES PRINCIPALES UNITÉS DÉRIVÉES Grandeur Unité Symbole Grandeur Unité Symbole Aire, superficie mètre carré m 2 Volume Mètre cube m 3 Vitesse mètre par seconde m.s -1 Fréquence Hertz Hz Force Newton N Pression Pascal Pa Puissance Watt W Energie - Travail Joule J Tension électrique Charge électrique Volt V Résistance électrique Ohm Ω Coulomb C Capacité électrique Farad F Inductance Henri H Induction magnétique Tesla T 4

5 LA CONVERSION D UNITÉ Chaque unité multiple (plus grande que l unité de base) et chaque unité sous-multiple (plus petite que l unité de base) est associé à un préfixe (centi, déci, déca, kilo, méga ) auquel correspond une puissance de dix. Chaque préfixe se comporte donc comme un coefficient multiplicateur qui peut être remplacé par le produit d une puissance de dix équivalente. 5

6 LES MULTIPLES ET SOUS-MULTIPLES D UNITÉS Symbole Préfixe Puissance de 10 Décimale P T G M k m μ n p f a Peta Tera Giga Méga kilo aucun milli micro nano pico femto atto Cliquez ici pour s entrainer exercice 1 exercice ,001 0, , , , ,

7 FIRS NOTATION SCIENTIFIQUE ET CHIFFRES SIGNIFICATIFS L écriture scientifique est l écriture sous la forme d un nombre décimal compris entre 1 et 9 multiplié par une puissance de 10 : a 10 exercice pour s entrainer 7

8 FIRS NOTATION SCIENTIFIQUE ET CHIFFRES SIGNIFICATIFS En physique, les grandeurs numériques sont toujours des grandeurs mesurées ou calculées à partir de grandeurs mesurées. Toute mesure est effectuée avec une certaine précision qui dépend de l appareil de mesure utilisé. Le nombre de chiffre significatifs (C.S.) reflète cette précision et la cohérence d un résultat par rapport aux données. 8

9 TROUVER LES CHIFFRES SIGNIFICATIFS (C.S.) D UNE VALEUR Tous les chiffres d une valeur sont significatifs sauf les zéros placés à gauche. Les zéros sont significatifs : s ils se trouvent entre 2 chiffres significatifs (1,2,, 9) ; s ils se trouvent à droite. Exemples : Valeur , ,0034 3,0004 Nombre de C.S

10 TROUVER LES CHIFFRES SIGNIFICATIFS (C.S.) D UNE OPÉRATION Addition ou soustraction : Le résultat de l opération ne doit pas avoir plus de décimales que le nombre le moins précis. Exemple : 3,2 + 4,74 + 2,712 = 10, 7= 1, (3 C.S.) Produit ou quotient : Le résultat de l opération ne doit pas avoir plus de chiffres significatifs que le nombre le moins précis. Exemple : 2, = 1, (2 C.S.) exercice pour s'entraîner

11 MESURES ET INCERTITUDES Toute mesure présente une incertitude Sources d incertitudes Instrument de mesure Grandeur physique mesurée Expérimentateur Décalages systématiques (appareil mal étalonné, calibré, équilibré ou gradué) Elle peut dépendre de facteurs physiques (température, pression ) Il influe sur la mesure même s il est minutieux Défaut de précision Il peut choisir une méthode inadaptée à la mesure Présence de l instrument qui perturbe lui-même la pour en savoir plus 11

12 Mécanique Electricité Les appareils de mesures en physique Optique Magnétisme Thermique 12

13 APPAREILS DE MESURES EN ÉLECTRICITÉ Appareil de mesure Multimètre - Voltmètre - Ampèremètre - Ohmmètre Oscilloscope Wattmètre Grandeur mesurée Tension U(V) Intensité I(A) Résistance R(W) Tension U(V) Période T(s) Puissance P(W) 13

14 APPAREILS DE MESURES EN MÉCANIQUE Appareil de mesure Règle graduée, mètre-ruban, pied à coulisse Dynamomètre Chronomètre Rapporteur Sonomètre Anémomètre Manomètre, baromètre Grandeur mesurée Longueur L(m) Intensité d une force (N) Durée t(s) Angle q(rad) Niveau sonore L (db) Vitesse du vent (m/s) Pression (Pa) 14

15 APPAREILS DE MESURES D OPTIQUE, DE THERMIQUE ET DE MAGNÉTISME Domaine Appareil de mesure Grandeur mesurée Optique Spectromètre Luxmètre Intensité lumineuse I(%), longueur d onde l(nm) Intensité lumineuse I (lux) Thermique Thermomètre, sonde thermométrique Température T ( C) Magnétisme Teslamètre Champ magnétique B(T) 15

COMMENT RÉSOUDRE UN PROBLÈME DE MÉCANIQUE CLASSIQUE? 1.

Faire le bilan des forces appliquées au système - Préciser leurs

Appliquer: - la 1 loi de Newton (principe d inertie) si le mouvement est

(principe de la dynamique) dans le cas des autres mouvements - La variation

vecteur accélération 8. Etablir l équation du mouvement : y = f(x) 7.

positon en veillant aux conditions initiales : ce sont les équations

16 COMMENT RÉSOUDRE UN PROBLÈME DE MÉCANIQUE CLASSIQUE? 1. Repérer : - le système étudié - Le référentiel d étude 2. Faire le bilan des forces appliquées au système - Préciser leurs caractéristiques (point d application, direction, sens et valeur) 3. Appliquer: - la 1 loi de Newton (principe d inertie) si le mouvement est rectiligne uniforme ou si les forces se compensent - La 2 loi de Newton (principe de la dynamique) dans le cas des autres mouvements - La variation d énergie mécanique si une indication est fournie sur la variation de vitesse et/ou d altitude 4. Dans le cas de l application de la 2 loi de Newton, établir l équation du vecteur accélération 8. Etablir l équation du mouvement : y = f(x) 7. En intégrant par rapport au temps, exprimer les coordonnées du vecteur positon en veillant aux conditions initiales : ce sont les équations horaires du mouvement. 6. En intégrant par rapport au temps, exprimer les coordonnées du vecteur vitesse en veillant aux conditions initiales 5. Exprimer les coordonnées du vecteur accélération dans le repère choisi 16

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