Sommaire. Bases 1 ère PARTIE v.1.00 Formation MF support de cours

Transcription

1 Sommaire 1 Définitions succinctes Molécule : Atome Etat de la matière État solide État liquide État gazeux Température Unités Multiples, sous multiples des unités Multiples : Sous multiples Composition des forces Les forces, définitions Composition de forces Pressions Définition Pression absolue : Pression relative Pression hydrostatique Pression atmosphérique Variation de la pression atmosphérique en fonction de l altitude... 7 Page 1/7

2 1 Définitions succinctes 1.1 Molécule : Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les propriétés caractéristiques de la substance considérée Exemple : Une molécule d eau est composée de 2 molécules d hydrogène et d une molécule d oxygène. Elle est notée sous la forme «H2O». Une molécule d oxygène est constituée de 2 atomes d oxygène ; Elle est notée sous la forme «O 2». 1.2 Atome Un atome], «que l'on ne peut diviser») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre 1.3 Etat de la matière Pour nos besoins nous ne parlerons que des trois états courants de la matière État solide L état solide est caractérisé par l'absence de liberté entre les molécules ou les ions (métaux par exemple). Les critères macroscopiques de la matière à l'état solide sont que le solide a une forme propre et un volume propre État liquide L'état liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible. Le liquide est une forme de fluide : les molécules y sont faiblement liées, ce qui rend les liquides parfaitement déformables. Mais, à l'inverse du gaz, elles sont tout de même liées État gazeux Dans l état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout le volume disponible. Le changement d état se fait par apport ou prélèvement d énergie qui se traduit par une agitation thermique plus ou moins importante. Page 2/7

3 1.4 Température Bases 1 ère PARTIE v.1.00 La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert de chaleur entre le corps humain et son environnement. En physique, elle se définit de plusieurs manières : Nous nous en tiendrons à celle de la fonction croissante du degré d'agitation thermique des particules (en théorie cinétique des gaz) Les particules qui composent un système matériel (molécules ou atomes) ne sont jamais au repos. Elles sont en vibration permanente et possèdent donc une certaine énergie cinétique. La température est une mesure indirecte du degré d'agitation microscopique des particules. 2 Unités Les grandeurs physiques portent un NOM qui correspond à une définition et ont chacune une unité de mesure Elles sont reliées entre elles.par des relations et le système d unité (l ensemble des unités) doit être HOMOGENE MESURE UNITE SYMBOLE NOTA Temps Seconde t s Longueur Mètre L m Surface mètre carré S m 2 Volume mètre cube V m 3 Masse Kilogramme M kg Masse volumique Kilogramme par mètre cube Densité (sans) d mv Kg/m 3 Rapport entre la masse volumique du corps et la masse volumique de l eau douce pour les solides et la masse volumique de l air pour les gaz Vitesse Mètre par v m/s seconde Accélération Mètre par seconde par γ m/s 2 seconde Température absolue Kelvin T K Mesure de la température par rapport au zéro absolu(plus d agitation thermique) Force Newton F N 1 N = 1 kg x 1 m/s/s NB : le poids est une force particulière Température degré Celsius T 0 C = 273,15 K Pression pascal bar p Pa bar Répartition d une force exprimée en Newton sur une surface exprimée en m 2, utilisée plus couramment sous forme hecto pascal (hpa) et tolérance pour le bar qui est égal à 1000 hpa Page 3/7

4 2.1 Multiples, sous multiples des unités Comme certaines unités ne sont pas adaptées à l échelle humaine en fonction des grandeurs mesurées, nous utiliserons couramment des multiples ou sous multiples des unités de base Multiples : Déca x10 Décamètre Hecto x100 Hectolitre Hectopascal Kilo x1000 Kilomètre Méga x Mégahertz Giga x Gigabit Sous multiples déci 1/10 décimètre centi 1/100 centimètre cube (cm 3 ) milli 1/1000 milli mètre micro 1/ µfarad (capacité électrique) nano 1/ nanomètre (longueur d onde) Page 4/7

5 3 Composition des forces 3.1 Les forces, définitions Les forces sont représentées par des vecteurs, leur intensité est représentée par la longueur du vecteur, et leur direction par la droite portant le vecteur, et le sens par le sens de la flèche L unité est le Newton. (N) Si nous appliquons une force de 1N sur une masse de 1kg, la vitesse de cette masse augmentera de 1m/s à chaque seconde. Sens de la force Direction de la force Valeur de la force Cette force peut être décomposée (entre autre) en une décomposition de 2 forces portées par deux axes représentant le plan où agit cette force. Ces deux axes sont liés entre eux par un angle droit. Le poids est une force particulière qui s applique sur le centre de gravité de l objet 3.2 Composition de forces Plusieurs forces qui s appliquent sur un point peuvent être réduites en une seule force résultante. F1 F2 FR Cas particuliers, les deux forces sont portées par le même axe (même direction), la valeur de la force résultante est égale à la somme algébrique des forces Page 5/7

6 4 Pressions 4.1 Définition C est une force appliquée à une surface. Elle exprime le rapport d une unité de force sur une unité de surface et devrait être normalement exprimée en Pascal. Cette unité est très petite et peu facile d utilisation. Elle est souvent utilisée avec son multiple, l hectopascal. En plongée, nous utilisons le bar qui est, égale à un multiple du Pascal pascal = Pa = 1bar D autres unités sont utilisées abusivement : Le mm de mercure (pression atmosphérique) L atmosphère (pression atmosphérique) Le cm d eau (pression due à une colonne de 1 cm d eau pur à 20 C) utilisée par les physiologistes. Le Psi, unités anglo-saxonne (Pound per square inches) Le fsw (feet of sea water) (pression due à une colonne de 1 pied d eau de mer), utilisée par les modélisateurs de jeux de tables de plongée anglo-saxons. 4.2 Pression absolue : Pression comparée à celle régnant dans le vide absolu 4.3 Pression relative Pression mesurée par rapport à une pression de référence Pour nos applications, la pression de référence est la pression atmosphérique qui règne en surface 4.4 Pression hydrostatique Pression due à une colonne d eau immobile (en opposition avec une colonne d eau en mouvement, par exemple dans une conduite forcée d une centrale hydroélectrique). Volume = 1 cm 2 x 10 m = 1 dm3 Eau douce : masse volumique de 1kg/dm 3 Poids : m x g = 1 kg x 9.81 m/s 2 = 9,81 N pression : 9,81 N sur une surface de 1 cm hpa soit 0,981 bar Par commodité, nous considèrerons qu une colonne de 10 m d eau de mer crée une pression de 1 b Poids = 9.81 x 1dm3 x = 1.013N soit une erreur de 1.3% 10 m 9,81 N Page 6/7 S = 1 cm 2

7 4.5 Pression atmosphérique Bases 1 ère PARTIE v.1.00 Pression due à la colonne d air au dessus d une surface. Elle évolue en fonction de la quantité de vapeur d eau contenue dans la colonne d air, de sa température, de l altitude où elle est mesurée. Elle est exprimée couramment (météo) en hpa (hectopascal). La pression moyenne au niveau de la mer dans nos contrées est de 1013 hpa. Par habitude, elle est quelque fois exprimée en «atmosphère» (atm) 1 atm = 1013 hpa. Dans des ouvrages anciens, elle peut être exprimée en millimètre de mercure. Dans ce cas, la pression moyenne au niveau de la mer dans nos contrées est égale à 760 mm Hg et cette valeur est directement issue de l expérience de Toricelli. 4.6 Variation de la pression atmosphérique en fonction de l altitude Une bonne approximation est d estimer la baisse de la pression atmosphérique en fonction de l altitude à 0,1b par km de 0 à 4 km d altitude. Page 7/7