Qu’est-ce que la physique ?

Chapitre 1 Introduction

1. Qu’est-ce que la physique ?

La physique étudie la composition et le comportement de la matière et ses interactions au niveau le plus fondamental. Elle s’intéresse la nature des phénomènes physiques, c.-à-d. des grandeurs qui peuvent être mesurées à l’aide d’instruments.

Le champ d’application de la physique s’étend de l’infiniment petit à l’infiniment grand. On trouve de nombreuses applications de la physique dans pratiquement toutes les sciences.

De 1600 à 1900 : Physique classique

Mécanique classique : Étude du mouvement des points matériels et des fluides.

Thermodynamique : Étude de la température, des transferts de chaleur et grands ensembles de particules.

Électromagnétisme : électricité, magnétisme, ondes électromagnétiques.

1900 : On découvre l’électron et on remarque que toutes les orbitales ne sont pas possibles pour un e- comme elles pourraient l’être avec un satellite qui tourne autour de la Terre

Après 1900 : Physique moderne

Relativité restreinte : Comportement des objets à grande vitesse : espace, temps et énergie (l’espace dépend du temps quand on est à la vitesse de la lumière)

Mécanique quantique : Théorie du monde submicroscopique

Relativité générale : gravité et propriétés géométriques de l’univers.

Objectifs de la physique

Découvrir les éléments ultimes de la matière (annexe à voir)

Expliquer les phénomènes physiques en termes simples et concis

Les 4 forces de la nature

1. Force d’attraction universelle

2. Force électromagnétique

3. Interaction forte

4. Interaction faible

(Jusqu’à présent, les physiciens n’ont identifié que 4 forces fondamentales)

1. La force de gravitation universelle

1ère observation : Le ciel : les astres se déplacent. On « crée » donc la loi de la gravitation universelle. La constante de gravitation est égale à  6,67300 × 10-11 m3 kg-1 s-2

[pic 1]

• La force de gravitation dépend de la masse m des corps (scalaire positif)
• Elle est uniquement attractive.
• Elle a été introduite par Newton pour expliquer la chute des corps et le mouvement des planètes.

1. La force électromagnétique

2e observation : Avec l’expérience des « bâtons » et de la peau de chat, on découvre qu’il existe des interactions répulsives qu’on ne peut pas expliquer avec la loi de gravitation universelle.

[pic 2]

• La force électrique dépend de la charge Q (scalaire positif ou négatif).
• Elle est attractive ou répulsive.
• Elle a été introduite par Coulomb pour expliquer les phénomènes d’attraction et de répulsion observés lorsqu’on frotte certains corps.[pic 3][pic 4]

[pic 5][pic 6]

[pic 7]

3e observation : En 1900, on découvre la structure atomique Les protons (+) se repoussent très fortement entre eux, et pourtant les noyaux atomiques n’éclatent pas. Ceci n’est pas explicable par les 2 lois précédentes.

1. L’interaction faible

4e observation : La désintégration

[pic 8]

L’interaction faible est une force répulsive.

...