Physique-Chimie 1re Spé : Mesures, Mouvements, Forces et Champs

Flashcards complètes couvrant le calcul d'incertitudes et chiffres significatifs, la cinématique du point, la relation approchée entre résultante des forces et variation de vitesse, ainsi que les lois des interactions et champs gravitationnels et électrostatiques.

Quelle est la définition de la notation scientifique d'un nombre décimal ?

C'est l'écriture d'un nombre sous la forme $a \times 10^n$, où le nombre $a$ ne possède qu'un seul chiffre non nul avant la virgule ($1 \le a < 10$) et $n$ est un nombre entier relatif.

Comment repère-t-on les chiffres significatifs d'un nombre ?

Les chiffres significatifs sont tous les chiffres qui composent le nombre $a$ dans son écriture en notation scientifique $a \times 10^n$.

Quelle règle s'applique aux chiffres significatifs lors d'une multiplication ou d'une division ?

Le résultat final ne doit pas comporter plus de chiffres significatifs que la donnée de départ qui en comporte le moins.

Quelle règle s'applique aux décimales lors d'une addition ou d'une soustraction ?

Après avoir exprimé toutes les grandeurs dans la même unité, le résultat ne doit pas comporter plus de décimales que la donnée qui en comporte le moins.

Quelles sont les trois sources d'erreurs possibles lors d'une mesure ?

Les sources d'erreur peuvent être liées à une grandeur d'influence, à l'opérateur ou à la qualité du matériel.

Quelle valeur attribue-t-on à une grandeur $G$ mesurée $N$ fois dans les mêmes conditions ?

On lui attribue la moyenne $\bar{g}$ des résultats de ces $N$ mesures.

Quel indicateur statistique caractérise la dispersion de mesures répétées autour de leur moyenne ?

L'écart-type $\sigma_{n-1}$. Plus sa valeur est faible, plus les résultats sont regroupés autour de la moyenne.

Qu'est-ce que l'incertitude-type $u(G)$ d'une grandeur mesurée ?

Elle fournit une estimation de l'étendue des valeurs que l'on peut raisonnablement attribuer à la grandeur physique mesurée.

Quelle relation donne l'incertitude-type $u(G)$ lors d'une évaluation de type A (mesures répétées) ?

$u(G) = \frac{\sigma_{n-1}}{\sqrt{N}}$, où $\sigma_{n-1}$ est l'écart-type et $N$ le nombre de mesures effectuées.

Comment arrondit-on généralement l'incertitude-type $u(G)$ ?

Elle est généralement arrondie par excès en ne conservant qu'un seul chiffre significatif.

Quand procède-t-on à une évaluation de type B de l'incertitude-type ?

Lorsqu'on effectue une mesure unique d'une grandeur $G$ ; l'incertitude est alors estimée à l'aide d'une formule fournie ou d'un logiciel.

Quelles sont les règles d'écriture d'un résultat expérimental $g$ et de son incertitude $u(G)$ ?

La valeur de $g$ est arrondie avec le même nombre de décimales que l'incertitude-type $u(G)$, et $u(G)$ doit avoir la même unité que $g$.

À quelle condition un résultat de mesure $g$ est-il jugé compatible avec une valeur de référence $g_{\text{ref}}$ ?

Il y a compatibilité lorsque le quotient sans unité vérifie : $\frac{|g - g_{\text{ref}}|}{u(G)} < 3$.

Comment s'exprime la valeur $v_i$ de la vitesse d'un système ponctuel à la position $M_i$ ?

$v_i = \frac{M_i M_{i+1}}{t_{i+1} - t_i}$, où $M_i M_{i+1}$ est la distance séparant deux positions très proches (en mètres) et $t_{i+1} - t_i$ la durée écoulée (en secondes).

Quelles sont les caractéristiques du vecteur vitesse $\vec{v}_i$ en un point ?

Sa direction est tangente à la trajectoire, son sens est celui du mouvement, et sa valeur est égale à la vitesse du système en $\text{m}\cdot\text{s}^{-1}$.

Comment définit-on le vecteur variation de vitesse $(\Delta \vec{v})_{i \rightarrow j}$ entre deux positions $M_i$ et $M_j$ ?

$(\Delta \vec{v})_{i \rightarrow j} = \vec{v}_j - \vec{v}_i$.

Pourquoi le vecteur variation de vitesse $\Delta \vec{v}$ n'est-il pas nul dans un mouvement circulaire uniforme ?

Parce que même si la valeur de la vitesse reste constante, la direction du vecteur vitesse change en chaque point car la trajectoire n'est pas rectiligne.

Quelle relation approchée relie la somme des forces $\Sigma \vec{F}$ et la variation de vitesse $\Delta \vec{v}$ d'un système de masse $m$ constante ?

$\Sigma \vec{F} = m \frac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}$, où $\Delta t$ est une durée très courte.

Quelles propriétés géométriques partagent le vecteur somme des forces $\Sigma \vec{F}$ et le vecteur $\Delta \vec{v}$ ?

Ils sont colinéaires et de même sens.

Quelles sont la direction et le sens du vecteur variation de vitesse lors d'une chute libre sans vitesse initiale ?

Il est vertical et orienté vers le bas, comme la somme des forces qui se réduit au poids $\vec{P}$.

Vers où est dirigé le vecteur variation de vitesse $\Delta \vec{v}$ de la Terre dans son mouvement quasi-circulaire uniforme autour du Soleil ?

Il est dirigé selon la droite Terre-Soleil vers le Soleil (vers le centre de la trajectoire), dans le sens de la force d'attraction gravitationnelle $\vec{F}_{S/T}$.

Quelle est l'influence de la masse d'un système sur sa capacité à modifier son mouvement ?

Plus la masse d'un système est grande, plus il est difficile de modifier son mouvement : pour une même force $\Sigma \vec{F}$, la variation de vitesse $\Delta \vec{v}$ obtenue sera plus petite.

Quelle est l'expression vectorielle de la force de gravitation $\vec{F}_{A/B}$ exercée par un corps $A$ sur un corps $B$ ?

$\vec{F}_{A/B} = -G \frac{m_A m_B}{d^2} \vec{u}_{A \rightarrow B}$, où $G = 6{,}67 \times 10^{-11}\,\text{N}\cdot\text{m}^2\cdot\text{kg}^{-2}$.

Quels sont les trois modes d'électrisation d'un corps ?

L'électrisation par frottement, l'électrisation par influence et l'électrisation par contact.

En quoi consiste l'électrisation par influence ?

Un corps chargé est approché sans contact d'un autre corps ; ce dernier reste globalement neutre mais la répartition de ses charges électriques devient non uniforme.

Quelle formule traduit la loi de Coulomb pour la force électrostatique $\vec{F}_{A/B}$ exercée par $A$ sur $B$ ?

$\vec{F}_{A/B} = k \frac{q_A q_B}{d^2} \vec{u}_{A \rightarrow B}$, avec $k = 9{,}0 \times 10^9\,\text{N}\cdot\text{m}^2\cdot\text{C}^{-2}$.

Quand l'interaction électrostatique est-elle répulsive ou attractive ?

Elle est répulsive si les charges sont de même signe ($q_A q_B > 0$) et attractive si les charges sont de signes contraires ($q_A q_B < 0$).

Qu'est-ce qu'une ligne de champ vectoriel ?

C'est une ligne tangente en chacun de ses points au vecteur champ, orientée par une flèche indiquant le sens du champ.

Quelle est l'expression du champ de gravitation $\vec{\mathcal{G}}$ créé par un corps $A$ de masse $m_A$ à une distance $d$ ?

$\vec{\mathcal{G}} = -G \frac{m_A}{d^2} \vec{u}_{A \rightarrow B}$, dont la valeur s'exprime en $\text{N}\cdot\text{kg}^{-1}$.

Quelle est l'expression du champ électrostatique $\vec{E}$ créé par une charge $q_A$ à une distance $d$ ?

$\vec{E} = k \frac{q_A}{d^2} \vec{u}_{A \rightarrow B}$, dont la valeur s'exprime en $\text{N}\cdot\text{C}^{-1}$ ou en $\text{V}\cdot\text{m}^{-1}$.

Comment s'orientent les lignes de champ électrostatique créées par une charge ponctuelle selon son signe ?

Elles sont centrifuges (orientées vers l'extérieur) si la charge source $q_A > 0$, et centripètes (orientées vers la charge) si $q_A < 0$.

Quelles sont les principales différences entre la force gravitationnelle et la force électrostatique ?

La force de gravitation est toujours attractive et dépend des masses, tandis que la force électrostatique dépend des charges et peut être soit attractive (charges opposées) soit répulsive (charges de même signe).