Physique · Première · 3 leçons

Fiche de révision : Mouvement et interactions

L’essentiel de chaque leçon du chapitre, tel qu’il est écrit dans le cours : à relire, à imprimer, puis à vérifier par l’entraînement.

Les notions de cette fiche

Pression et statique des fluides — Pression p = F/S (pascal), pression atmosphérique, loi fondamentale de la statique des fluides p_B − p_A = ρ g (z_A − z_B), loi de Mariotte.
Champ électrique — Champ électrique créé par une charge ponctuelle et champ uniforme entre deux plaques (E = U/d), force F = q E, lignes de champ.
Vecteur vitesse instantanée — Vecteur vitesse comme limite du vecteur déplacement sur une durée tendant vers 0 ; lien avec la dérivée de la position ; vitesse tangente à la trajectoire.

À maîtriser avant de commencer

Ces notions sont utilisées ici. Relisez-les si l’une d’elles vous échappe.

Forces et interactions — Action mécanique, modélisation par une force (point d'application, direction, sens, valeur en newton), diagramme objets-interactions, forces de contact et à distance.
Conversions d'unités et préfixes — Préfixes du SI (k, h, da, d, c, m, µ, n), tableau de conversion, conversions de longueurs, masses, volumes (L ↔ dm³), durées.
Interaction électrostatique, loi de Coulomb — Charge électrique (coulomb, charge élémentaire e), attraction/répulsion, F = k |q_A q_B| / d², comparaison avec la gravitation.
Vecteurs du plan — Translation, égalité de vecteurs, somme (relation de Chasles), produit par un réel, coordonnées, colinéarité et déterminant.
Vitesse moyenne — v = d / Δt, unités m/s et km/h et leur conversion, distinction vitesse moyenne / vitesse instantanée, mouvement uniforme.
Nombre dérivé et tangente — Taux de variation, limite du taux de variation, nombre dérivé f'(a), tangente en un point et son équation.

Le début de la fiche

Extrait de la leçon « Pression et statique des fluides : le poids de ce qu'il y a au-dessus », tel qu’il figure sur la fiche.

Ce qu'il faut retenir

$p = \frac{F}{S} \qquad (1\ \text{Pa} = 1\ \text{N/m}^{2},\ 1\ \text{bar} = 10^{5}\ \text{Pa},\ 1\ \text{hPa} = 100\ \text{Pa})$
$p_B - p_A = \rho\,g\,(z_A - z_B) \qquad (\text{axe } z \text{ ascendant, fluide incompressible au repos})$
$p = p_{\text{atm}} + \rho\,g\,h \qquad (\text{à la profondeur } h \text{ sous une surface libre})$
$p_1 V_1 = p_2 V_2 \qquad (\text{quantité de gaz fixée, température constante})$

Tableau : Relation, Ce qu'elle dit, Domaine de validité
Relation	Ce qu'elle dit	Domaine de validité
$p = F/S$	pression = force pressante par unité de surface ; $F = pS$ en retour	force perpendiculaire à une surface plane, répartie uniformément
force pressante $\perp$ paroi	un fluide au repos pousse perpendiculairement à toute surface	fluide au repos ; toute orientation de paroi
$p_B - p_A = \rho g (z_A - z_B)$	la pression croît avec la profondeur, de $\rho g$ par mètre	fluide homogène au repos, $\rho$ et $g$ constants
$p = p_{\text{atm}} + \rho g h$	pression totale = atmosphère + poids de l'eau	surface libre à l'air ; « due à l'eau » = $\rho g h$ seul
$p_1 V_1 = p_2 V_2$	à $T$ constante, $p$ et $V$ sont inversement proportionnels	gaz assimilé idéal, quantité fixée, température constante et pressions absolues

Les unités et les conversions. Force en newtons, surface en mètres carrés ( $1$ cm² $= 10^{-4}$ m²), pression en pascals ; $\rho$ en kg/m³ ( $1$ g/cm³ $= 1000$ kg/m³) ; hauteurs en mètres. Pour Mariotte, des unités cohérentes identiques dans les deux états, et des pressions absolues.

Les ordres de grandeur. $p_{\text{atm}} \approx 10^5$ Pa ; $+1$ bar par $10$ m d'eau ; pneu de voiture $2$ à $3$ bar au-dessus de l'atmosphère ; bouteille de plongée $200$ bar. Masse volumique : eau douce $1000$ kg/m³, eau de mer $1025$ kg/m³.

Vers la suite. La loi de Mariotte est une tranche du modèle du gaz parfait, $pV = nRT$ , où la température et la quantité de matière entrent en jeu : Terminale. La force qui fait flotter les bateaux — la poussée d'Archimède — découle directement de la loi de la statique appliquée au-dessus et au-dessous d'un corps immergé ; elle n’est pas développée dans cette progression locale, qui se concentre sur pression et équilibre hydrostatique.

La suite de la fiche (2 autres notions, les pièges à éviter et la version imprimable) est réservée à votre compte.

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