Fiches de Physique — Mécanique, Optique, Électricité, Ondes

  <div class="prog-meta">
    <span>📄 11 chapitres</span>
    <span>🖼️ 128 illustrations</span>
    <span>📖 Adapté de <a href="https://mcat-review.org/physics.php" target="_blank" rel="noopener">mcat-review.org</a></span>
  </div>

  <div class="toc">
    <h2>Sommaire</h2>
    <ol class="toc-list">
      <li><span class="toc-num">01</span><a href="#ch-1">Structure atomique et nucléaire</a></li>

02Éléments de circuits électroniques

03Électrostatique et électromagnétisme

04Équilibre et quantité de mouvement

05Fluides et solides

06Force, mouvement et gravitation

07Lumière et optique géométrique

08Son

09Mouvement de translation

10Ondes et mouvement périodique

11Travail et énergie

  <div class="chapter" id="ch-1">
    <div class="chapter-header" onclick="toggleChapter(this)">
      <div>
        <div class="chapter-num">Chapitre 01</div>
        <div class="chapter-title">Structure atomique et nucléaire</div>
      </div>
      <div class="chapter-toggle open">▼</div>
    </div>
    <div class="chapter-body open">
      
      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Structure atomique et spectres</div>
        
        <figure class="fiche-figure">

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Spectre d&#x27;émission de l&#x27;hydrogène (modèle de Bohr)</div>
        <ul class="fiche-list">

Modèle de Bohr :

Un électron orbite autour du noyau chargé positivement de la même manière que la Terre orbite autour du Soleil.
L'attraction électrostatique attire l'électron vers le noyau.
L'électron orbite à grande vitesse pour éviter de s'écraser sur le noyau.
L'électron peut orbiter à différents niveaux d'énergie : n=1, n=2, n=3 ...etc.
Plus le niveau d'énergie est élevé, plus le rayon depuis le noyau est grand.

Spectre d'émission de l'hydrogène :

Lorsqu'un électron passe d'un niveau d'énergie supérieur à un niveau d'énergie inférieur, il émet un rayonnement électromagnétique.
Le spectre d'émission de l'hydrogène est constitué de raies nettes et distinctes.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Niveaux d&#x27;énergie atomiques</div>
        <ul class="fiche-list">

Niveaux d'énergie quantifiés pour les électrons

Les raies distinctes du spectre d'émission prouvent que l'énergie des électrons est quantifiée en niveaux d'énergie.
Si l'énergie des électrons n'était pas quantifiée, on observerait un spectre continu.
L'énergie des niveaux d'énergie est régie par : , où E est l'énergie et n est le niveau d'énergie.

L'équation est négative, donc toutes les énergies sont négatives.
Les énergies négatives signifient que c'est l'énergie qui contribue à la « stabilité » du système — l'énergie de liaison de l'électron.
Plus l'énergie est négative (basse), plus l'orbite est stable, plus il est difficile d'éjecter l'électron.
Moins l'énergie est négative (haute), moins l'orbite est stable, plus il est facile d'éjecter l'électron.
Au niveau d'énergie le plus élevé, 0 eV, il n'y a pas d'énergie de liaison, donc l'électron se dissocie.
Pour les atomes autres que l'hydrogène, la forme de la courbe des niveaux d'énergie reste la même. Cependant, le numérateur est une constante différente de 13,6 eV.
La relation précise pour les atomes autres que l'hydrogène est : , où Z est le numéro atomique.
Des valeurs de Z plus élevées donnent une énergie de liaison plus négative (plus stable) car plus la charge est grande, plus l'attraction électrostatique est forte.

Calcul de l'énergie émise ou absorbée lorsqu'un électron change de niveau d'énergie

La longueur d'onde du rayonnement émis ou absorbé est régie par la formule de Rydberg : , où lambda est la longueur d'onde, nf est le niveau d'énergie final, ni est le niveau d'énergie initial, et R est la constante de Rydberg.
L'énergie du rayonnement émis ou absorbé est : , où E est l'énergie, f et v signifient tous deux la fréquence et c est la vitesse de la lumière.
L'énergie est émise pour les transitions vers des niveaux d'énergie inférieurs (nf ni).

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Noyau atomique</div>
        
        <figure class="fiche-figure">

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Numéro atomique, masse atomique</div>
        <ul class="fiche-list">

Numéro atomique = le nombre de protons.

Le numéro atomique est ce qui définit un élément.
Lorsque deux choses ont le même nombre de protons, elles sont le même élément.

Masse atomique pondérée = la moyenne pondérée de la masse atomique pour tous les isotopes d'un atome donné.

Masse atomique = nombre de protons + neutrons.
La masse atomique est utilisée pour un isotope.
La masse atomique pondérée est utilisée pour un élément.

En notation standard, le numéro atomique est toujours en bas, et la masse est toujours en haut :
Un moyen facile de s'en souvenir est que le numéro atomique est « fondamental » pour l'identité de l'élément, il est donc situé à la base.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Neutrons, protons, isotopes</div>
        <ul class="fiche-list">

Neutrons = particules neutres qui résident dans le noyau.

Protons = particules positives qui résident dans le noyau.

Isotopes = éléments ayant le même nombre de protons, mais un nombre différent de neutrons.

Particules atomiques

Nom

Masse (uma)

Charge

Emplacement

Proton

1 +1

Dans le noyau

Neutron

1

0 Dans le noyau

Électron

0 -1

Autour du noyau

Nucléons = protons ou neutrons.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Isotopes</div>
        <ul class="fiche-list">

Lorsque deux choses ont le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons, ce sont des isotopes du même élément.

Les isotopes ont souvent des propriétés chimiques similaires, mais des stabilités différentes (certains se désintègrent et émettent des radiations, d'autres non).

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Force</div>
        <ul class="fiche-list">

Deux forces sont à l'œuvre dans le noyau : la force forte et la force électromagnétique.

La force forte lie les nucléons ensemble et contribue donc à l'énergie de liaison.

La force électromagnétique est due à la répulsion électrostatique entre les protons chargés positivement dans le noyau.

Le noyau reste intact car la force forte est beaucoup plus puissante que la répulsion électromagnétique.

La force forte est aussi appelée « force nucléaire ».

Force

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Désintégration radioactive : alpha, bêta, gamma, demi-vie, décroissance exponentielle, graphiques semi-logarithmiques</div>
        <ul class="fiche-list">

Désintégration alpha : . Éjection d'un noyau d'hélium à vitesse relativement faible.

Désintégration bêta : . Éjection d'un électron à grande vitesse.

Désintégration gamma : . Libération d'une onde électromagnétique de haute énergie.

Nom

Notation

Information

Particule alpha

Forme de rayonnement la plus faible. Peut être arrêtée par une feuille de papier. C'est essentiellement un noyau d'hélium à vitesse relativement faible.

Particule bêta

Plus d'énergie qu'une particule alpha. Peut être arrêtée par une feuille d'aluminium. C'est un électron à grande vitesse.

Rayon gamma

Forme de rayonnement la plus puissante. C'est une onde électromagnétique de haute énergie. Peut être arrêté par une épaisse couche de plomb ou de béton.

Quelques notes sur la désintégration α, β et γ

La conservation de la masse impose que la masse atomique totale avant la désintégration soit égale à la masse atomique totale après.
La conservation de la charge impose que le numéro atomique total avant la désintégration soit égal au numéro atomique total après.
Ne vous laissez pas déstabiliser par des particules que vous ne reconnaissez pas. Tant qu'elles ont une masse et une charge, intégrez simplement ces nombres dans vos calculs.
Les problèmes du MCAT sur l'identification des produits de désintégration sont simplement du travail mathématique.
Rappelez-vous : le numéro atomique (le nombre du bas) détermine de quel élément il s'agit.

La demi-vie est le temps nécessaire pour que la quantité de quelque chose diminue de moitié par désintégration.

Après 1 demi-vie, la quantité de la substance originale diminue de moitié.
Après 2 demi-vies, la quantité de la substance originale diminue d'un facteur 4.
Après 3 demi-vies, la quantité de la substance originale diminue d'un facteur 8.
L'expression mathématique est : , où N sub t=0 est la quantité de matière de départ originale. N sub t est la quantité de matière originale encore présente. Enfin, t est le temps.
Bien que ce qui précède soit l'équation officielle de la demi-vie, les gens préfèrent multiplier plutôt que diviser. Par conséquent, une équation plus conviviale est :

Stabilité

Quand quelque chose est stable, il ne se désintègre pas.
Quand quelque chose est instable, il se désintègre.
Plus quelque chose est instable, plus la demi-vie est courte.

Décroissance exponentielle :

Graphiques semi-logarithmiques : pour les besoins du MCAT, les graphiques semi-logarithmiques convertissent les courbes exponentielles en droites.

Quelque chose qui courbe vers le haut devient une droite avec une pente positive.
Quelque chose qui courbe vers le bas devient une droite avec une pente négative.
Pour la décroissance exponentielle, un graphique semi-logarithmique trace le logarithme de la quantité en fonction du temps.
Pour la décroissance exponentielle, un graphique semi-logarithmique est une droite avec une pente négative.
Le graphique semi-logarithmique coupe l'axe des x là où la valeur originale de y est 1.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Nature générale de la fission</div>
        <ul class="fiche-list">

Fission = un noyau qui se scinde.

L'uranium subit la fission lorsqu'il est frappé par un neutron libre.

La fission de l'uranium génère plus de neutrons, qui vont à leur tour scinder d'autres noyaux d'uranium. C'est ce qu'on appelle une réaction en chaîne.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Nature générale de la fusion</div>
        <ul class="fiche-list">

Fusion = deux noyaux qui se combinent.

Le Soleil fonctionne par fusion.

L'hydrogène dans le Soleil fusionne pour former de l'hélium.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Défaut de masse, énergie libérée, énergie de liaison</div>
        <ul class="fiche-list">

Mnucléons = Matome + énergie de liaison/c²

Mnucléons > Matome car une partie de Mnucléons est convertie en énergie de liaison qui maintient les nucléons ensemble.

Mnucléons = masse de tous les nucléons qui composent l'atome dans leur état libre, non lié.
Matome = masse de l'atome.
Mnucléons - Matome = défaut de masse = ΔM.
Énergie de liaison = conversion de ΔM en son équivalent en énergie = ΔM c².
Énergie libérée = énergie de liaison.

La conservation de la masse et de l'énergie : la masse et l'énergie totales avant une réaction sont toujours les mêmes que la masse et l'énergie totales après la réaction.
Si la masse totale avant la réaction est différente de la masse totale après la réaction, alors la différence de masse est compensée par l'énergie.
La différence de masse avant et après une réaction est appelée le défaut de masse.
L'énergie qui compense le défaut de masse est calculée par :
L'énergie est libérée lorsque de la masse est perdue lors d'une réaction.
L'énergie est absorbée lorsque de la masse est gagnée lors d'une réaction.

Plus de notes sur l'énergie de liaison :

L'énergie de liaison fait le plus souvent référence à l'énergie de liaison nucléaire (l'énergie qui lie les nucléons ensemble).
L'énergie de liaison est due à la force forte. ...plus sur les forces
L'énergie de liaison par nucléon est la plus forte pour le Fer (Fe 56).
L'énergie de liaison par nucléon est la plus faible pour le Deutérium (l'isotope à 2 nucléons de l'hydrogène).
Moins couramment utilisée est l'énergie de liaison de l'électron. C'est parce que l'énergie de liaison de l'électron est plus communément appelée énergie d'ionisation.

      <div class="source-note">Contenu adapté de <a href="https://mcat-review.org/atomic-nuclear-structure.php" target="_blank" rel="noopener">mcat-review.org</a> — Traduction et mise en forme par Logopoïos</div>
    </div>
  </div>

  <div class="chapter" id="ch-2">
    <div class="chapter-header" onclick="toggleChapter(this)">
      <div>
        <div class="chapter-num">Chapitre 02</div>
        <div class="chapter-title">Éléments de circuits électroniques</div>
      </div>
      <div class="chapter-toggle">▼</div>
    </div>
    <div class="chapter-body">
      
      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Éléments de circuit</div>
        <ul class="fiche-list">

Courant (I = ΔQ/Δt, conventions de signe, unités)

Le courant est le taux de flux de charge à travers la section transversale d'un conducteur (fil).
Traditionnellement, la direction du courant est prise comme le flux de charges positives.
L'unité du courant est le Coulomb par seconde, C/s.

Batterie, force électromotrice, tension

La force électromotrice (fém) n'est pas vraiment une force, mais une différence de potentiel, avec l'unité volt.
Une batterie est une source de fém.
Si la batterie n'a pas de résistance interne, alors la différence de potentiel aux bornes de la batterie = FÉM.
Si la batterie a une résistance interne, alors la différence de potentiel aux bornes de la batterie = FÉM - chute de tension due à la résistance interne.

Potentiel aux bornes, résistance interne de la batterie

Le potentiel aux bornes est la tension aux bornes d'une batterie.
La résistance interne d'une batterie est comme une résistance juste à côté de la batterie connectée en série.
Potentiel aux bornes = FÉM - IRinterne

Résistance

Loi d'Ohm (I = V/R)

Résistances en série

Isérie = I1 = I2 = I3
Toutes les résistances en série partagent le même courant.
Vsérie = V1 + V2 + V3
La chute de tension entre les résistances en série est répartie selon la résistance — plus la résistance est grande, plus la chute de tension est importante (V = IR).

Résistances en parallèle

Vparallèle = V1 = V2 = V3
Toutes les résistances en parallèle partagent la même tension.
Iparallèle = I1 + I2 + I3
Le courant entre les résistances en parallèle est réparti selon la résistance — plus la résistance est grande, moins le courant est important (I = V/R).

Résistivité (ρ = RA/L)

La résistivité est l'inverse de la conductivité.
Plus la résistivité est grande, plus la résistance du matériau est élevée.
En réarrangeant l'équation ci-dessus pour obtenir R = ρL/A. Pour fabriquer un fil de faible résistance, choisissez un matériau de faible résistivité, gardez le fil court et gardez le diamètre du fil grand.
Les rallonges électriques sont fabriquées très épaisses pour maintenir la résistance basse, afin qu'elles ne chauffent pas et ne provoquent pas d'incendie.

Capacité

Concept du condensateur à plaques parallèles

C = Q/V = εA/d
Une plus grande capacité est créée par une plus grande charge sur les plaques (Q) pour une tension donnée (V), une plus grande surface de plaque (A), ou une plus petite distance entre les plaques (d).
V = Ed, où V est la tension aux bornes du condensateur, E est le champ électrique entre les plaques du condensateur, et d est la distance entre les plaques du condensateur.

Énergie d'un condensateur chargé

U = Q²/2C = ½QΔV = ½C(ΔV)²
U est l'énergie potentielle du condensateur chargé, Q est la charge stockée (valeur absolue de +Q ou -Q sur l'une des plaques), C est la capacité.

Condensateurs en série

1/Céq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3

Condensateurs en parallèle

Céq = C1 + C2 + C3

Diélectrique

Diélectrique = matériau non conducteur.
L'insertion d'un diélectrique entre les plaques d'un condensateur augmente la capacité soit en augmentant Q (si V est constant) soit en diminuant V (si Q est constant).
V = V0/κ
C = κC0

Décharge d'un condensateur à travers une résistance

Charge

Décharge

Pendant la décharge d'un condensateur, le condensateur agit comme une batterie et entraîne un flux de courant, qui diminue avec le temps à mesure que le condensateur se décharge.

Théorie de la conductivité

La conductivité est affectée par la concentration en électrolytes :

Pas d'électrolyte, pas d'ionisation, pas de conductivité.
Concentration optimale d'électrolyte, conductivité maximale due à la plus grande mobilité des ions.
Trop d'électrolyte, les ions sont trop serrés, moins de mobilité ionique, moins de conductivité.

La conductivité est affectée par la température :

Dans les métaux, la conductivité diminue lorsque la température augmente.
Dans les semi-conducteurs, la conductivité augmente lorsque la température augmente.
À des températures extrêmement basses (en dessous d'une certaine température critique, typiquement quelques degrés au-dessus du zéro absolu), certains matériaux présentent une supraconductivité — pratiquement aucune résistance au flux de courant, un courant circulera presque indéfiniment dans ces conditions.

La conductivité (σ) est l'inverse de la résistivité (ρ).
Placez un condensateur dans une solution, la solution conduira un courant entre les plaques du condensateur, vous pouvez ainsi mesurer la conductivité d'une solution à l'aide d'un condensateur.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Circuits</div>
        <ul class="fiche-list">

Puissance dans les circuits (P = VI, P = I²R)

P = IV = I²R
P est la puissance, I est le courant, V est la tension, R est la résistance.
Les compagnies d'électricité essaient d'économiser la quantité de cuivre nécessaire pour les lignes électriques en utilisant des fils plus fins, ce qui rend R assez élevé.
Pour minimiser la puissance P dissipée par les fils, elles minimisent I en maximisant V. C'est pourquoi les lignes électriques transportent l'électricité à haute tension.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Circuits</div>
        <ul class="fiche-list">

Courant efficace (valeur quadratique moyenne)

Ieff = Imax/√2 = 0,7 Imax

Tension efficace (valeur quadratique moyenne)

Veff = Vmax/√2 = 0,7 Vmax

Veff = IeffR
Pmoy = IeffVeff = I²effR

      <div class="source-note">Contenu adapté de <a href="https://mcat-review.org/electronic-circuit-elements.php" target="_blank" rel="noopener">mcat-review.org</a> — Traduction et mise en forme par Logopoïos</div>
    </div>
  </div>

  <div class="chapter" id="ch-3">
    <div class="chapter-header" onclick="toggleChapter(this)">
      <div>
        <div class="chapter-num">Chapitre 03</div>
        <div class="chapter-title">Électrostatique et électromagnétisme</div>
      </div>
      <div class="chapter-toggle">▼</div>
    </div>
    <div class="chapter-body">
      
      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Électrostatique</div>
        <ul class="fiche-list">

Charge, conducteurs, conservation de la charge

Les charges sont soit positives, soit négatives. Une charge nulle est neutre.
Les charges de même signe se repoussent, les charges de signes opposés s'attirent.
La charge est quantifiée, et l'unité de charge est le Coulomb.
Les conducteurs sont des matériaux dans lesquels les charges peuvent se déplacer librement. Les métaux sont de bons conducteurs.
La charge est toujours conservée. On ne peut ni créer ni détruire de charge, on peut seulement transférer de la charge d'une source à une autre.

Isolants

Les isolants sont des matériaux dans lesquels les charges ne peuvent pas se déplacer librement. Les non-métaux sont de bons isolants.

Loi de Coulomb (F = kq1q2/r², conventions de signe)

F = kq1q2/r²
k = 9×10⁹ N·m²/C²
Si les charges ont le même signe, la force est répulsive.
Si les charges ont des signes opposés, la force est attractive.

Champ électrique

Lignes de champ

Le champ électrique est désigné par le vecteur E.
Les lignes plus rapprochées indiquent des champs plus forts que les lignes plus espacées.
Les champs électriques sortent des charges positives et entrent dans les charges négatives.
L'unité du champ électrique est N/C, ou Newtons par Coulomb.

Champ dû à une distribution de charges

Les lignes de champ sortent de l'extrémité positive et entrent dans l'extrémité négative d'un dipôle.
Les lignes de champ pour deux charges négatives sont les mêmes que celles pour deux charges positives, sauf que la direction des lignes de champ serait inversée.
La direction et la magnitude du champ en tout point de l'espace peuvent être calculées comme la somme vectorielle de toutes les composantes du champ en ce point.
Le champ électrique entre les plaques d'un condensateur est uniforme jusqu'aux extrémités du condensateur.
Le champ électrique pour les fils est radial et perpendiculaire au fil.
Le champ électrique pour un cylindre est radial et perpendiculaire au cylindre, et est nul à l'intérieur du cylindre.

Différence de potentiel, potentiel absolu en un point de l'espace

Le potentiel absolu (V) est la quantité d'énergie par charge que quelque chose possède.

V = U/q0 = kq/r
V est le potentiel électrique (potentiel absolu) causé par q, qui est ressenti par q0.
q est la charge qui cause le potentiel, pas la charge qui le ressent.
Traditionnellement, q0 est la charge qui ressent le potentiel. La magnitude de q0 est très petite.
U est l'énergie potentielle électrique possédée par q0.
r est la distance entre la charge causant le potentiel et la charge qui le ressent (r est toujours positif).
S'il y a plusieurs charges contribuant au potentiel, alors calculez les potentiels que chacune d'elles cause (les charges positives causent des potentiels positifs, et les charges négatives causent des potentiels négatifs), et additionnez-les.
L'unité du potentiel est le Volt (V) ou Joules par Coulomb (J/C).

La différence de potentiel (ΔV) est la différence entre deux potentiels.

ΔV = VB - VA
La différence de potentiel est utilisée dans des scénarios tels que la différence de potentiel entre les deux plaques d'un condensateur, ou les bornes positive et négative d'une batterie.

Lignes équipotentielles

Les lignes équipotentielles sont des endroits où le potentiel est le même.
Les lignes équipotentielles sont toujours perpendiculaires aux lignes de champ électrique.

Dipôle électrique

Définition du dipôle

Dipôle = une charge positive et une charge négative séparées par une certaine distance.

Comportement dans un champ électrique

Un dipôle dans un champ électrique voudra s'aligner avec le champ électrique, de sorte que l'extrémité positive du dipôle soit dans la direction du champ électrique.

Potentiel dû à un dipôle

Pour calculer le potentiel exact en un point donné, calculez simplement le potentiel individuel dû à la charge positive et à la charge négative, puis additionnez-les.

Induction électrostatique

L'induction n'implique aucun type de conduction.
L'induction électrostatique est le phénomène par lequel un objet chargé induit le mouvement / la redistribution des charges dans un autre objet.
L'exemple classique de l'induction électrostatique est le ramassage de morceaux de papier à l'aide d'un peigne frotté contre de la fourrure.
On l'appelle induction électrostatique parce qu'elle est statique — l'espèce chargée polarise les espèces non chargées simplement par sa présence. Ce n'est pas la même chose que l'induction électromagnétique, qui est le principe de fonctionnement des générateurs électriques. Heureusement, l'induction électromagnétique n'est pas listée comme sujet officiel de l'AAMC.

Loi de Gauss

ΦE = EA cosθ

ΦE est le flux électrique.
E est le champ électrique, A est la surface que le champ traverse, et θ est l'angle entre le champ et la normale à la surface.

ΦE = q/ε0

Pour une surface fermée, le flux électrique est égal à q, la charge à l'intérieur de l'enceinte, divisée par la permittivité du vide.
Le flux électrique net à travers toute surface fermée dépend totalement de la charge à l'intérieur. S'il n'y a pas de charge à l'intérieur, alors le flux électrique net à travers l'enceinte est nul.

Une application importante de la loi de Gauss est la cage de Faraday. Essentiellement, le champ électrique à l'intérieur d'une cage conductrice fermée est nul. C'est parce que les charges sur la cage conductrice se réarrangent pour annuler tout champ externe.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Magnétisme</div>
        <ul class="fiche-list">

Définition du champ magnétique B

Le champ magnétique B existe dans une région de l'espace si une charge en mouvement subit une force due à son mouvement dans cette région.
L'unité du champ magnétique est le Tesla (T) ou N·s/m·C

Existence et direction de la force sur une charge en mouvement dans un champ magnétique

F = qvB sinθ
θ est l'angle entre la vitesse de la charge et le champ magnétique. Parfois le sinθ est omis car θ est supposé être 90°.
La force est toujours perpendiculaire à la fois au champ magnétique et à la vitesse de la charge.
Vous pouvez utiliser la règle de la main droite pour prédire la direction de la force. Le pouce est la direction d'une charge positive, le majeur est la direction du champ magnétique, et la paume fait face à la direction de la force.
Scénarios / cas spéciaux

Charge se déplaçant en cercle

F = qvB = mv²/r
Vous égalisez la force électromagnétique à la force centripète, qui maintient l'orbite. En utilisant cette équation, vous pouvez résoudre ce que la question vous demande.

Fils porteurs de courant

F = qvB sinθ = (it)vB sinθ = (it)(L/t)B sinθ = iLB sinθ
i est le courant, L est la longueur du fil.
Considérez le courant dans le fil comme des charges positives en mouvement (par convention, la direction du courant est définie comme la direction du mouvement des charges positives).
Vous pouvez calculer la direction de la force sur le fil de la même manière en utilisant la règle de la main droite. Traitez simplement la direction du courant comme la direction de la vitesse d'une charge positive.
Deux fils s'attirent si le courant circule dans la même direction.
Deux fils se repoussent si le courant circule dans des directions opposées.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Rayonnement électromagnétique (Lumière)</div>
        <ul class="fiche-list">

Propriétés du rayonnement électromagnétique (propriétés générales uniquement)

La vitesse du rayonnement est égale à la constante c, dans le vide

Le rayonnement électromagnétique se déplace le plus rapidement dans le vide, à une vitesse égale à c, soit 3×10⁸ m/s
La lumière ralentit lorsqu'elle se déplace dans un milieu autre que le vide.
n = c/v, où n est l'indice de réfraction du milieu, et v est la vitesse de la lumière dans ce milieu.

Le rayonnement est constitué de champs électriques et magnétiques oscillants qui sont mutuellement perpendiculaires entre eux et à la direction de propagation

Classification du spectre électromagnétique (radio, infrarouge, UV, rayons X, etc.)

Fréquence plus basse, longueur d'onde plus longue, moins d'énergie

RadioProvoque des oscillations électroniques dans l'antenne

Micro-ondesProvoque la rotation moléculaire

InfrarougeProvoque la vibration moléculaire

VisiblePeut exciter les électrons vers des orbites de plus haute énergie. La lumière visible va de 400 à 700 nm. 400 environ étant le violet, 700 environ étant le rouge.

UltravioletPeut rompre des liaisons et exciter les électrons au point de les éjecter, c'est pourquoi les UV sont considérés comme un rayonnement ionisant.

Rayons XRayonnement ionisant, effet photoélectrique

Rayons gammaEncore plus énergétiques que les rayons X

Fréquence plus haute, longueur d'onde plus courte, plus d'énergie

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Magnétisme</div>
        <ul class="fiche-list">

Orbites de particules chargées se déplaçant dans un champ magnétique

L'orbite parfaite se produit lorsque qvB = mv²/r
Lorsque qvB < mv²/r, il n'y a pas assez de force centripète, et la particule chargée sort de son orbite.
Lorsque qvB > mv²/r, il y a trop de force centripète, et la particule chargée spirale vers l'intérieur.

Concepts généraux des sources du champ magnétique

Tout ce qui implique une charge en mouvement crée un champ magnétique

Charges en mouvement.
Fil porteur de courant.
Solénoïdes et toroïdes.
La Terre (courant électrique dans le noyau liquide).

Les atomes avec des électrons non appariés sont l'autre source de champs magnétiques. C'est essentiellement la même chose que les charges en mouvement, puisque les électrons non appariés orbitant autour des noyaux sont la même chose que des charges en mouvement.

Aimants.
Les atomes individuels des matériaux ferromagnétiques et paramagnétiques créent des champs magnétiques car ils ont des électrons non appariés. Les matériaux ferromagnétiques ont des domaines d'atomes alignés qui les rendent encore plus susceptibles d'être magnétisés. Les matériaux ferro et paramagnétiques sont attirés par les champs magnétiques.
Les atomes diamagnétiques ne créent pas de champs magnétiques car les électrons sont appariés, donc leurs champs individuels s'annulent. Les matériaux diamagnétiques sont en fait repoussés par un champ magnétique externe.

Nature du solénoïde, toroïde

Solénoïde

Le solénoïde est simplement une bobine de fil porteur de courant.
B = μ0nI.
n est le nombre de spires par mètre. I est le courant.
Le champ magnétique produit par un solénoïde est directement proportionnel au nombre de spires et au courant.

Toroïde

Le toroïde est simplement un solénoïde en cercle.
B = μ0NI/circonférence
N est le nombre total de spires, I est le courant.
Plus de spires, cercle plus petit → champ magnétique plus grand.

Loi d'Ampère pour le champ magnétique induit par un courant dans un fil droit et autres configurations simples

La loi d'Ampère permet de calculer le champ magnétique à un rayon r d'un fil porteur de courant : B = μ0I/2πr

Comparaison des relations E et B

Force de B sur un courant

F = qvB sinθ = (it)vB sinθ = (it)(L/t)B sinθ = iLB sinθ
i est le courant, L est la longueur du fil.
Considérez le courant dans le fil comme des charges positives en mouvement (par convention, la direction du courant est définie comme la direction du mouvement des charges positives).
Vous pouvez calculer la direction de la force sur le fil de la même manière en utilisant la règle de la main droite. Traitez simplement la direction du courant comme la direction de la vitesse d'une charge positive.
Deux fils s'attirent si le courant circule dans la même direction.
Deux fils se repoussent si le courant circule dans des directions opposées.

Énergie

Les oscillations des champs électriques et magnétiques (rayonnement électromagnétique) possèdent de l'énergie.
E = hν
E est l'énergie par photon, h est la constante de Planck, et ν est la fréquence de l'onde électromagnétique.

      <div class="source-note">Contenu adapté de <a href="https://mcat-review.org/electrostatics-electromagnetism.php" target="_blank" rel="noopener">mcat-review.org</a> — Traduction et mise en forme par Logopoïos</div>
    </div>
  </div>

  <div class="chapter" id="ch-4">
    <div class="chapter-header" onclick="toggleChapter(this)">
      <div>
        <div class="chapter-num">Chapitre 04</div>
        <div class="chapter-title">Équilibre et quantité de mouvement</div>
      </div>
      <div class="chapter-toggle">▼</div>
    </div>
    <div class="chapter-body">
      
      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Équilibre</div>
        <ul class="fiche-list">

Lorsque quelque chose est en équilibre, la somme vectorielle de toutes les forces agissant sur lui = 0.

Autrement dit : lorsque quelque chose est en équilibre, il est soit au repos, soit en mouvement à vitesse constante.

Encore autrement dit : lorsque quelque chose est en équilibre, il n'y a pas d'accélération globale.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Force</div>
        <ul class="fiche-list">

La force fait accélérer les choses, changer de vitesse ou changer de direction.

Au MCAT, une force est indiquée par une flèche.

La direction de la flèche est la direction de la force.

La magnitude de la force est souvent indiquée à côté de la flèche.

F=ma, donc l'unité de la force est kg·m/s²

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Traduction</div>
        <ul class="fiche-list">

Lorsque les choses sont en équilibre de translation, la somme vectorielle de toutes les forces = 0.
Les choses en équilibre de translation soit ne bougent pas, soit se déplacent à vitesse constante.
Si un objet accélère, il n'est pas en équilibre.
La décélération est une accélération dans la direction opposée.

En équilibre de translation :

Une pomme posée immobile.
Une voiture se déplaçant à vitesse constante.
Un parachutiste tombant à vitesse terminale.

PAS en équilibre de translation :

Une pomme tombant vers la Terre avec une accélération de g.
Une voiture qui accélère ou décélère.
Un parachutiste avant d'atteindre la vitesse terminale.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Équilibre de rotation (Somme des couples = 0)</div>
        <ul class="fiche-list">

Lorsque les choses sont en équilibre de rotation, la somme de tous les couples = 0.

Par convention, les couples positifs agissent dans le sens antihoraire, les couples négatifs dans le sens horaire.

Lorsque les choses sont en équilibre de rotation, elles soit ne tournent pas, soit tournent à un taux constant (vitesse angulaire, fréquence).

On ne peut pas avoir d'équilibre de rotation s'il y a une accélération angulaire.

La décélération est une accélération dans la direction opposée.

En équilibre de rotation :

Poids égaux sur une balance.
Hélice tournant à une fréquence fixe.
Astéroïde tournant à un rythme constant en dérivant dans l'espace.

PAS en équilibre de rotation :

Poids inégaux sur une balance de sorte que la balance commence à pencher.
Hélice tournant de plus en plus vite.
Hélice ralentissant.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Force</div>
        <ul class="fiche-list">

Dessinez le diagramme des forces (vecteurs de force).

Décomposez les forces en composantes x, y et z (composantes normale et parallèle pour les plans inclinés).

Additionnez toutes les composantes de force.

Les composantes x, y et z résultantes constituent la force nette agissant sur l'objet.

Utilisez le théorème de Pythagore pour obtenir la magnitude de la force nette à partir de ses composantes.

Utilisez la trigonométrie pour obtenir les angles.

... plus sur les composantes vectorielles

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Première loi de Newton, inertie</div>
        <ul class="fiche-list">

L'importance de la première loi de Newton sur l'équilibre est : les choses en équilibre resteront en équilibre à moins qu'une force externe n'agisse sur elles.

L'importance de la première loi de Newton sur la quantité de mouvement est : les choses résistent au changement de quantité de mouvement à cause de l'inertie (essayez d'arrêter un camion. Ce n'est pas facile car il résiste aux changements de sa grande quantité de mouvement).

... plus sur la première loi de Newton

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Couples, bras de levier</div>
        <ul class="fiche-list">

Couple

Le couple est l'équivalent angulaire de la force — il fait tourner les choses, provoque une accélération angulaire, change la vitesse angulaire et la direction.
La convention est que le couple positif fait tourner les choses dans le sens antihoraire et le couple négatif dans le sens horaire.

Levier

Le bras de levier est constitué d'un levier (tige rigide) et d'un point d'appui (où se produit le centre de rotation).
Le couple est le même à toutes les positions du bras de levier (tant du même côté que de l'autre côté du point d'appui).
Si vous appliquez une force à une grande distance du point d'appui, vous exercez une force plus grande sur une position plus proche du point d'appui.
Le compromis : vous devez déplacer le bras de levier sur une plus grande distance.

      </div>

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Apesanteur</div>
        <ul class="fiche-list">

Il existe deux types d'apesanteur — réelle et apparente.

Apesanteur réelle : lorsqu'il n'y a pas de force gravitationnelle nette agissant sur vous. Soit vous êtes si loin dans l'espace qu'il n'y a aucun objet autour de vous à des années-lumière, soit vous êtes entre deux objets avec des forces gravitationnelles égales qui s'annulent.
Apesanteur apparente : c'est ce que signifie vraiment « l'apesanteur » quand nous voyons des astronautes en orbite dans l'espace. Les astronautes tombent vers la Terre à cause des forces gravitationnelles (poids), mais ils tombent au même rythme que leur navette, donc il semble qu'ils soient « en apesanteur » à l'intérieur de la navette.

      </div>

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Quantité de mouvement</div>
        <ul class="fiche-list">

Quantité de mouvement = mv, où m est la masse, v est la vitesse et le symbole de la quantité de mouvement est p.

Impulsion = Ft, où F est la force et t est l'intervalle de temps pendant lequel la force agit.

Impulsion = variation de la quantité de mouvement :

Conservation de la quantité de mouvement linéaire

Quantité de mouvement totale avant = quantité de mouvement totale après.
La quantité de mouvement est un vecteur, donc assurez-vous d'attribuer une direction comme positive et une autre comme négative lors de l'addition des quantités de mouvement individuelles pour calculer la quantité de mouvement totale.
La quantité de mouvement d'une bombe au repos = la somme vectorielle des quantités de mouvement de tous les éclats de l'explosion.
La quantité de mouvement totale de 2 objets avant une collision = la quantité de mouvement totale de 2 objets après une collision.

Collisions élastiques

Collisions parfaitement élastiques : conservation à la fois de l'énergie cinétique et de la quantité de mouvement.
Conservation de l'énergie cinétique : énergie cinétique totale avant = énergie cinétique totale après.
L'énergie cinétique est scalaire, donc il n'y a pas de signes positifs / négatifs à considérer.
Si vous laissez tomber une balle et que la balle rebondit à sa hauteur d'origine — c'est une collision parfaitement élastique.
Si vous lancez une balle contre un mur et que votre balle rebondit avec exactement la même vitesse qu'avant de frapper le mur — c'est une collision parfaitement élastique.

Collisions inélastiques

Conservation de la quantité de mouvement uniquement.
L'énergie cinétique est perdue lors d'une collision inélastique.
Les collisions dans la vie quotidienne sont inélastiques à des degrés divers.
Lorsque les choses restent collées ensemble après une collision, on dit que c'est une collision totalement inélastique.

      </div>

      <div class="source-note">Contenu adapté de <a href="https://mcat-review.org/equilibrium-momentum.php" target="_blank" rel="noopener">mcat-review.org</a> — Traduction et mise en forme par Logopoïos</div>
    </div>
  </div>

  <div class="chapter" id="ch-5">
    <div class="chapter-header" onclick="toggleChapter(this)">
      <div>
        <div class="chapter-num">Chapitre 05</div>
        <div class="chapter-title">Fluides et solides</div>
      </div>
      <div class="chapter-toggle">▼</div>
    </div>
    <div class="chapter-body">
      
      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Fluides</div>
        <ul class="fiche-list">

Les liquides et les gaz sont des fluides.

Densité, densité relative

Densité : ρ=m/V, où ρ est la densité, m est la masse, et V est le volume.
La densité de l'eau est ρeau = 1 g/mL = 1 g/cm³ = 1 kg/L.
La densité relative est la densité de quelque chose comparée à celle de l'eau.
Densité relative = ρ/ρeau.
La densité relative de l'eau est 1.

Flottabilité, principe d'Archimède

Principe d'Archimède : la force de flottabilité sur un objet = le poids du fluide déplacé par l'objet.
FB = poidsdéplacé = mdéplacég = ρfluideVimmergég
Le volume d'un objet immergé = le volume de fluide déplacé par l'objet.
Les choses flottent lorsque FB = Poids.
Les choses remontent lorsque FB > Poids.
Les choses coulent lorsque FB < Poids.

Pression hydrostatique

Loi de Pascal : si vous appliquez une pression sur un liquide, la pression est transmise également à toutes les parties du liquide.

F1/A1 = F2/A2
La pression appliquée à une extrémité est la même que la pression en sortie à l'autre extrémité.
Vous appliquez une petite force sur une petite surface, et la force en sortie à l'extrémité avec la plus grande surface sera plus grande.
A1d1 = A2d2, où d est la distance que l'extrémité parcourt.
Le travail effectué à une extrémité est le même que le travail en sortie à l'autre.

P = ρgh (pression en fonction de la profondeur)

P = ρgh
P est la pression, ρ est la densité du fluide ; g est la constante gravitationnelle, h est la hauteur depuis la surface, ou la profondeur à laquelle l'objet est immergé.
La pression à la surface est 0 car h = 0.
La pression à une profondeur h est ρgh.
ρgh est la pression manométrique car elle ignore la pression atmosphérique au-dessus du fluide.
Pression absolue de quelque chose immergé dans l'océan = ρgh + pression atmosphérique.

Viscosité : écoulement de Poiseuille

Lorsqu'un fluide visqueux s'écoule dans un tuyau, l'écoulement a un front en forme de parabole bombée vers l'extérieur.

Équation de continuité (A·v = constante)

Le débit volumique d'un fluide est constant.
dV/dt = constante, où dV/dt est le débit volumique.
dV = A·dL
A·dL/dt = A·v = constante, où v est la vitesse d'écoulement linéaire (vélocité).

Concept de turbulence à hautes vitesses

Faible vitesse → écoulement laminaire.
Haute vitesse → écoulement turbulent, formation de tourbillons.

Tension superficielle

La tension superficielle donne à la surface d'un liquide la capacité de supporter des choses très légères.
Par exemple, les insectes peuvent marcher sur l'eau grâce à la tension superficielle.
La tension superficielle est due à l'attraction entre les molécules du solvant.

Équation de Bernoulli

P + ½ρv² + ρgh = constante

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Solides</div>
        <ul class="fiche-list">

Densité : ρ=m/V, où m est la masse et V est le volume.

Propriétés élastiques (propriétés élémentaires)

Contrainte : la pression exercée sur un objet. σ = contrainte = F/A.
Déformation : la déformation de l'objet dans la direction de la force appliquée divisée par la longueur initiale. ε = déformation = ΔL/L0.
Module de Young = contrainte / déformation.
Le module de Young, le rapport entre la contrainte et la déformation, est constant jusqu'à ce que vous atteigniez la limite élastique, où les choses se déforment de manière permanente.

Limite élastique : la contrainte maximale que quelque chose peut supporter avant de se casser ou de se déformer de manière permanente.

Coefficient de dilatation thermique

Les choses se dilatent lorsque la température augmente, et se contractent lorsque la température diminue.
ΔL = αL0ΔT
ΔL est le changement de longueur, L0 est la longueur initiale, ΔT est le changement de température, et α est le coefficient de dilatation linéaire.
De la même manière que la dilatation linéaire, les équations pour les dilatations de volume et de surface sont ci-dessous.
ΔV = βV0ΔT
ΔA = γA0ΔT

Cisaillement

Cisaillement = contrainte / rapport de cisaillement.
Rapport de cisaillement = ΔL/L0.
Lorsque ΔL est très petit par rapport à L0, le rapport de cisaillement est approximativement le même que l'angle de cisaillement.
Angle de cisaillement = tan⁻¹ΔL/L.
Note : ΔL et L sont perpendiculaires l'un à l'autre.

Compression : les solides et les liquides ne sont généralement pas compressibles. Les gaz sont compressibles.

      <div class="source-note">Contenu adapté de <a href="https://mcat-review.org/fluids-solids.php" target="_blank" rel="noopener">mcat-review.org</a> — Traduction et mise en forme par Logopoïos</div>
    </div>
  </div>

  <div class="chapter" id="ch-6">
    <div class="chapter-header" onclick="toggleChapter(this)">
      <div>
        <div class="chapter-num">Chapitre 06</div>
        <div class="chapter-title">Force, mouvement et gravitation</div>
      </div>
      <div class="chapter-toggle">▼</div>
    </div>
    <div class="chapter-body">
      
      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Centre de masse</div>
        
        <figure class="fiche-figure">

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Le centre de masse est la distance moyenne, pondérée par la masse</div>
        <ul class="fiche-list">

Dans un repère cartésien, le centre de masse est le point obtenu en faisant une moyenne pondérée de toutes les positions par leurs masses respectives.

Le centre de masse de la Terre et d'un poulet dans l'espace va être presque au centre de la Terre, car le poulet est minuscule, et sa coordonnée est pondérée en conséquence.

Le centre de masse entre deux poulets dans l'espace va être exactement au milieu des deux poulets, car leurs positions sont pondérées également.

Vous n'avez pas besoin d'obtenir les coordonnées absolues lors du calcul du centre de masse. Vous pouvez placer le point de référence n'importe où et utiliser des coordonnées relatives.

Le centre de masse d'une sphère est au centre de la sphère.

Le centre de masse d'un beignet est au centre du beignet (le trou).

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Première loi de Newton, inertie</div>
        
        <figure class="fiche-figure">

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Force</div>
        <h4 class="fiche-subheading">Force</h4>

Quelque chose au repos restera au repos
Quelque chose en mouvement restera en mouvement avec la même vitesse et la même direction.
Les objets sont « inertes » aux changements de vitesse et de direction.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Deuxième loi de Newton (F = ma)</div>
        
        <figure class="fiche-figure">

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Force</div>
        <ul class="fiche-list">

L'unité de la force est le Newton. N = kg·m/s²

La force et l'accélération sont toutes deux des vecteurs car elles ont une direction.

De nombreuses questions du MCAT omettent l'attribut directionnel car il est si évident. Par exemple, quand une pomme tombe au sol (ou sur Newton), nous savons tous que la force de gravité agit vers le bas, et la pomme, bien sûr, tombe vers le bas. Les questions dans ce scénario sont de simples cas d'application de la formule.

Cependant, les questions plus difficiles ont des attributs directionnels associés. Par exemple, quand un savon glisse sur un plan incliné, la force de gravité agit vers le bas, mais l'accélération n'est pas complètement vers le bas, mais est « inclinée ». Par conséquent, vous devez faire une analyse vectorielle (uniquement des cas simples. Le MCAT est trop court pour des cas complexes et chronophages qui apparaissent dans vos examens de physique).

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Force</div>
        
        <figure class="fiche-figure">

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Toute action a une réaction égale et opposée</div>
        <ul class="fiche-list">

Pour le MCAT, vous devez savoir que cette loi s'applique à la propulsion. C'est pourquoi les fusées fonctionnent même dans le vide de l'espace.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Concept de champ</div>
        <ul class="fiche-list">

Pour les besoins du MCAT, les champs sont des lignes.

Quand les lignes sont rapprochées, cela montre un champ fort.

Quand les lignes sont éloignées, cela montre un champ faible.

Les lignes / champs ont aussi une direction, ce qui signifie qu'ils sont des vecteurs.

Les choses se déplacent parallèlement, perpendiculairement, ou en spirale par rapport à la ligne de champ.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Gravitation</div>
        <ul class="fiche-list">

La gravité diminue avec le carré de la distance.

Si la distance double, la gravité diminue d'un facteur quatre.

La « distance » est la distance entre les centres de masse des deux objets.

La gravité est la plus faible des quatre forces universelles.

Cette faiblesse se reflète dans la constante gravitationnelle universelle, G, qui est de plusieurs ordres de grandeur inférieure à la constante de Coulomb.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Mouvement circulaire uniforme</div>
        
        <figure class="fiche-figure">

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Mémorisez les équations</div>
        <ul class="fiche-list">

accélération :

force :

circonférence :

arc :

aire :

secteur :

notez que thêta est toujours en radians. 2π radians = 360 degrés.

Les lois de fréquence et de période du mouvement harmonique simple s'appliquent ici aussi.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Comprenez les concepts</div>
        <ul class="fiche-list">

Distinguez entre vitesse vectorielle et vitesse scalaire : la vitesse vectorielle est le déplacement divisé par le temps. La vitesse scalaire est la distance divisée par le temps.

Le déplacement est la distance la plus courte, en ligne droite, entre deux points sur le périmètre d'un cercle (techniquement, cela s'appelle la corde). La distance est la circonférence et l'arc.

Quelques cas typiques :

Pour des déplacements et distances qui tendent vers zéro, la vitesse vectorielle instantanée est égale à la vitesse scalaire.
Pour un quart de tour du cercle (π/2 radians ou 90 degrés), le déplacement est l'hypoténuse d'un triangle rectangle avec le rayon comme deux autres côtés. En utilisant Pythagore, le déplacement est la racine carrée de 2r². La distance est l'arc de 1/4 de la circonférence.
Pour un demi-tour du cercle, le déplacement est le diamètre et la distance est la moitié de la circonférence.
Pour trois quarts de tour du cercle, le déplacement est à nouveau obtenu par Pythagore. La magnitude du déplacement ici est la même qu'à un quart de cercle, mais la direction est différente. La distance est 3/4 de la circonférence.
Un tour complet du cercle, le déplacement est zéro, ce qui rend la vitesse vectorielle aussi zéro. La distance est la circonférence.

La vitesse vectorielle est toujours inférieure ou égale à la vitesse scalaire.
Le déplacement est toujours inférieur ou égal à la distance.
Le déplacement et la vitesse vectorielle sont des vecteurs. La distance et la vitesse scalaire ne le sont pas.
Se déplacer autour d'un cercle à vitesse constante est aussi un mouvement harmonique simple.
Fréquence = combien de fois l'objet fait le tour du cercle en une seconde.
Période = temps nécessaire pour faire le tour complet du cercle.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Force</div>
        
        <figure class="fiche-figure">

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Force</div>
        <ul class="fiche-list">

Force centripète :

Parfois un signe négatif est utilisé pour la force centripète pour indiquer que la direction de la force est vers le centre du cercle.

Accélération centripète :
La direction de l'accélération et de la force est vers le centre du cercle.
La force de tension dans la corde (attachée à l'objet tournant en cercle) est la même que la force centripète.
Lorsque la force centripète est supprimée (comme lorsque la corde casse), l'objet s'envolera sur un chemin tangent au cercle au point de rupture.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Poids</div>
        
        <figure class="fiche-figure">

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Force</div>
        <ul class="fiche-list">

Le poids est une force. Il a une magnitude et une direction. C'est un vecteur.

Parce que c'est une force, F=ma est valable.

Votre poids à la surface de la Terre : F=mg, où g est l'accélération due à la Terre, qui est juste en dessous de 10.

Vous pesez plus dans un ascenseur accélérant vers le haut car F=mg + ma, où a est l'accélération de l'ascenseur.

Un ascenseur accélérant vers le haut est la même chose qu'un ascenseur décélérant en descendant, en termes d'accélération dans F=mg + ma.

Vous pesez moins dans un ascenseur accélérant vers le bas car F=mg - ma, où a est l'accélération de l'ascenseur.

Un ascenseur accélérant vers le bas est la même chose qu'un ascenseur décélérant en montant, en termes d'accélération dans F=mg - ma.

Vous pesez moins quand vous êtes plus loin de la Terre car la force de gravité diminue avec la distance.

Cependant, vous n'êtes pas vraiment « en apesanteur » en orbite autour de la Terre dans l'espace. Vous tombez simplement vers la Terre au même rythme que votre vaisseau spatial.

Vous prenez du poids en tombant de l'espace vers la surface de la Terre.

Pour une masse donnée, son poids sur Terre est différent de son poids sur la Lune.

Quand quelque chose repose immobile sur une surface horizontale, la force normale est égale et opposée au poids.

Quand quelque chose repose immobile sur un plan incliné, la force normale et la force de frottement s'additionnent vectoriellement pour égaler le poids.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Frottement, statique et cinétique</div>
        
        <figure class="fiche-figure">

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Force</div>
        <h4 class="fiche-subheading">Frottement statique :  Frottement cinétique :</h4>

μ est le coefficient de frottement et N est la force normale.

Comme toute autre force, le frottement est un vecteur. Cependant, sa direction est facile car elle est toujours opposée au mouvement de la surface concernée.
Le frottement statique concerne les objets immobiles. Un objet peut rester immobile sur un plan incliné grâce au frottement statique.
Le frottement cinétique concerne les objets en mouvement. Une clé glissant sur la table finit par s'arrêter à cause du frottement cinétique.
Le frottement statique est toujours plus grand que le frottement cinétique.
Le coefficient de frottement statique est toujours plus grand que le coefficient de frottement cinétique.
Le coefficient de frottement est intrinsèque aux propriétés matérielles de la surface et de l'objet, et est déterminé empiriquement.
La force normale sur une surface horizontale est égale au poids.

La force normale sur un plan incliné est égale au poids multiplié par le cosinus de l'angle d'inclinaison (voir plans inclinés).
Nous pouvons marcher et les voitures peuvent rouler grâce au frottement.
Les lubrifiants réduisent le frottement car ils modifient les propriétés de surface et réduisent le coefficient de frottement.
Chaque fois qu'il y a du frottement, de la chaleur est produite comme sous-produit.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Mouvement sur un plan incliné</div>
        <ul class="fiche-list">

La gravité est divisée en deux composantes sur un plan incliné.

Une composante est normale (perpendiculaire) à la surface du plan : FN = mg·cosθ
L'autre composante est parallèle à la surface du plan : F∥ = mg·sinθ

Pour empêcher l'objet de traverser la surface du plan incliné, la surface fournit une force normale égale et opposée à la composante normale de la gravité.
Le frottement agit parallèlement à la surface du plan et dans la direction opposée au mouvement.
Pour un objet immobile sur un plan incliné : composante normale de la gravité = force normale ; composante parallèle de la gravité = frottement statique.
Sauf si l'objet lévite ou traverse le plan incliné, la force normale est toujours égale à la composante normale de la gravité.
Pour un objet descendant le plan incliné à vitesse constante : composante parallèle de la gravité = frottement cinétique (oui, ils sont égaux, ne faites pas l'erreur de penser que c'est plus grand. Vitesse constante = pas d'accélération = pas de force nette).
Pour un objet qui commence à glisser sur le plan incliné : composante parallèle de la gravité > frottement statique.
Pour un objet qui accélère en descendant le plan incliné : composante parallèle de la gravité > frottement cinétique.
Quand vous poussez un objet vers le haut d'un plan incliné, vous devez vaincre à la fois la composante parallèle de la gravité et le frottement.
Quand vous poussez ou tirez un objet vers le haut d'un plan incliné, assurez-vous de décomposer cette force en ses composantes. Seule la composante parallèle au plan contribue au mouvement.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Analyse des systèmes de poulies</div>
        
        <figure class="fiche-figure">

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Force</div>
        <ul class="fiche-list">

Pour les besoins du MCAT, mémorisez simplement les systèmes de poulies simples ci-dessous.

Règle générale : les cordes de chaque côté d'une poulie mobile contribuent à tirer la charge.

Le MCAT vous donnera très probablement des poulies simples où seule la règle ci-dessus est applicable.

Les poulies complexes auront des cordes supplémentaires qui contribuent à tirer la charge (très probablement pas testées au MCAT).

La distance de traction augmente du même facteur que l'effort diminue.

Il n'y a pas de poulies mobiles ici. Si le poids de la boîte est de 100 N, vous devez tirer avec une force de 100 N. Pour chaque mètre que vous tirez, la boîte monte d'un mètre.

Quand il y a une poulie mobile, la force nécessaire pour tirer est divisée par deux car les cordes des deux côtés de la poulie contribuent également. Vous fournissez 50 N (qui est transmis à la corde de droite) tandis que la corde de gauche contribue les 50 N restants. Parce que l'effort ici est divisé par deux, la distance requise pour tirer la boîte est doublée.

Il y a deux poulies mobiles ici. En comptant les cordes, on révèle que lorsque nous tirons sur une corde, cela est transmis à un système où 4 cordes tirent sur la charge. Ainsi, vous pouvez tirer la boîte de 100 N avec seulement 25 N. Cependant, pour chaque 4 m que vous tirez, la boîte ne monte que d'1 m.

Ceci est une poulie complexe. Tout comme les poulies simples, les cordes des deux côtés de la poulie mobile contribuent. Ici, la corde la plus à gauche contribue aussi. Cela fait 3 cordes contributrices, ce qui réduit l'effort requis d'un facteur 3. La distance que vous devez tirer ici est 3 fois la distance que la boîte parcourra.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Force</div>
        <ul class="fiche-list">

Il y a 4 forces universelles.

Les forces universelles sont aussi appelées forces fondamentales.

Les quatre forces sont :

La force forte : aussi appelée force nucléaire. C'est la plus forte de toutes les quatre forces, mais elle n'agit qu'à des distances subatomiques. Elle lie les nucléons ensemble.
Force électromagnétique : environ un ordre de grandeur plus faible que la force forte, mais elle peut agir à des distances observables. Lie les atomes ensemble. Permet aux aimants de coller à vos réfrigérateurs. Elle est responsable du fait que vous ne tombez pas à travers votre chaise en ce moment (les gens du MCAT adorent vous donner des exemples originaux comme celui-ci).
Force faible : environ 10 ordres de grandeur plus faible que la force forte. Responsable de la désintégration radioactive.
Gravité : environ 50 ordres de grandeur plus faible que la force forte. Responsable du poids (pas de la masse !). Aussi responsable des orbites planétaires.

      <div class="source-note">Contenu adapté de <a href="https://mcat-review.org/force-motion-gravitation.php" target="_blank" rel="noopener">mcat-review.org</a> — Traduction et mise en forme par Logopoïos</div>
    </div>
  </div>

  <div class="chapter" id="ch-7">
    <div class="chapter-header" onclick="toggleChapter(this)">
      <div>
        <div class="chapter-num">Chapitre 07</div>
        <div class="chapter-title">Lumière et optique géométrique</div>
      </div>
      <div class="chapter-toggle">▼</div>
    </div>
    <div class="chapter-body">
      
      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Lumière (Rayonnement électromagnétique)</div>
        <ul class="fiche-list">

Concept d'interférence, expérience de la double fente de Young

Révisez les concepts de base de l'interférence ici
Pour que l'interférence se produise, les conditions suivantes doivent être remplies :

Les sources lumineuses interférentes doivent être cohérentes. Cela signifie qu'elles doivent constamment maintenir la même relation de phase. La lumière provenant des deux fentes dans l'expérience de la double fente de Young est cohérente car une seule source lumineuse éclaire les deux fentes.
La source lumineuse doit être monochromatique (d'une seule couleur/longueur d'onde).

dsinθ = mλ
Les bandes brillantes apparaissent à m = 0, ±1, ±2 ...etc.
Les bandes sombres apparaissent à m = ±0,5, ±1,5, ±2,5 ...etc.

Films minces, réseau de diffraction, diffraction par fente unique

Les films minces fournissent un moyen pour que l'interférence se produise.

La lumière se réfléchissant sur les limites extérieure et intérieure d'un film mince interfère entre elle.
Un film d'huile sur l'eau a l'apparence d'un arc-en-ciel tourbillonnant en raison de cette interférence.

Réseau de diffraction

Diffraction = la lumière s'étale après avoir traversé la fente, au lieu de suivre un chemin rectiligne.
Réseau de diffraction = une plaque avec de nombreuses fentes rapprochées.
L'équation pour un réseau de diffraction est la même que pour l'expérience de la double fente.
dsinθ = mλ
d est la distance entre les fentes, tout le reste est identique à l'expérience de la double fente.
Les bandes brillantes apparaissent à m = 0, ±1, ±2 ...etc.
Les bandes sombres apparaissent à m = ±0,5, ±1,5, ±2,5 ...etc.

Fente unique

La lumière traversant une fente unique projette une bande brillante centrale suivie d'une série de maxima et minima de chaque côté.
L'équation pour la diffraction par fente unique est différente de l'équation pour la double fente.
asinθ = mλ
a est la largeur de la fente.
Le maximum se produit pour m = 0 (grand maximum central), ±1,5, ±2,5, etc.
Le minimum se produit pour m = ±1, ±2, ±3, etc.

Autres phénomènes de diffraction, diffraction des rayons X

La lumière traversant un trou d'épingle n'apparaîtra pas sur l'écran comme un trou d'épingle. Au lieu de cela, ce sera un motif de diffraction de bandes circulaires brillantes et sombres, avec une bande brillante centrale.
La lumière passant devant une frontière opaque ne projettera pas une ombre nette de la frontière sur l'écran. Au lieu de cela, des franges de bandes brillantes et sombres apparaissent au-dessus de la frontière.
La lumière passant devant une pièce de monnaie ne projettera pas une ombre complètement noire. Au lieu de cela, il y aura un point brillant central, ainsi que des motifs d'anneaux brillants et sombres.
Diffraction des rayons X = rayons X diffractant sur un cristal. Les motifs d'interférence qui en résultent sont utilisés pour déduire la structure des molécules dans le cristal.

Polarisation de la lumière

Lumière non polarisée = lumière avec un champ électrique oscillant dans de nombreux plans.
Lumière polarisée = lumière avec un champ électrique oscillant dans un seul plan.
Applications de la polarisation :

Absorption sélective : faire passer la lumière à travers un polariseur qui absorbe tout sauf la lumière avec un champ électrique dans un seul plan.
Réflexion : à un certain angle de polarisation, toute la lumière réfléchie est polarisée.
Double réfraction : les matériaux biréfringents ont deux indices de réfraction qui divisent la lumière incidente en deux rayons polarisés perpendiculairement l'un à l'autre.
Diffusion : les molécules d'air diffusent la lumière, qui devient polarisée.
Les molécules optiquement actives font tourner la lumière polarisée dans le sens horaire ou antihoraire.

Effet Doppler (source lumineuse ou observateur en mouvement)

Décalage vers le rouge = la fréquence diminue = se produit lorsque la source et l'observateur s'éloignent l'un de l'autre.
Décalage vers le bleu = la fréquence augmente = se produit lorsque la source et l'observateur se rapprochent l'un de l'autre.
Observé en astronomie, lorsque les étoiles apparaissent plus rouges/bleues qu'elles ne le sont réellement parce qu'elles s'éloignent/se rapprochent de nous.
L'équation de l'effet Doppler pour la lumière est la même que l'effet Doppler pour le son, sauf qu'au lieu d'utiliser la vitesse du son v, vous utilisez maintenant la vitesse de la lumière c. Pour le décalage vers le rouge, utilisez l'équation pour la source s'éloignant de l'observateur. Pour le décalage vers le bleu, utilisez l'équation pour la source se rapprochant de l'observateur.

Spectre visible, couleur

Énergie

Bleu = plus grande énergie, plus courte longueur d'onde, plus haute fréquence.
Rouge = moins d'énergie, plus longue longueur d'onde, plus basse fréquence.
Énergie par photon = hν, où h est la constante de Planck et ν est la fréquence.

Lasers

Laser = amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement.
Émission lumineuse normale = émission spontanée.
Émission laser = émission stimulée.
L'émission stimulée répétée à l'intérieur du milieu laser (en réfléchissant la lumière d'avant en arrière à travers celui-ci) amplifie la lumière.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Optique géométrique</div>
        <ul class="fiche-list">

Réflexion sur une surface plane (l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion)

Les miroirs réfléchissent complètement la lumière.
Le passage d'un milieu à un autre entraîne une réflexion partielle de la lumière.

Réfraction, indice de réfraction n, loi de Snell (n1sinθ1 = n2sinθ2)

Dispersion (changement de l'indice de réfraction avec la longueur d'onde)

La lumière bleue se réfracte plus que la lumière rouge dans un prisme.
La lumière blanche traverse un prisme et se divise en couleurs de l'arc-en-ciel en raison de la dispersion.

Conditions pour la réflexion totale interne

Passage d'un milieu à indice de réfraction élevé vers un milieu à indice de réfraction faible.
Angle d'incidence > angle critique.
Trouvez l'angle critique par : n1sinθc = n2sin90°

n1 > n2
θc = angle critique

Miroirs sphériques

Hauteur de l'image en fonction de la distance de l'objet :

note : cette courbe montre uniquement la hauteur de l'image, pas la position.

Courbure du miroir, rayon, distance focale

La courbure du miroir peut être concave ou convexe.
Les miroirs concaves peuvent focaliser la lumière, ils sont donc convergents.
Les miroirs convexes ne peuvent pas focaliser la lumière, ils sont donc divergents.
La distance focale est 1/2 du rayon de courbure.
Les miroirs convergents ont une distance focale positive, tandis que les miroirs divergents ont une distance focale négative.
On l'appelle distance focale car les rayons parallèles à l'axe principal du miroir convergeront au point focal (pour les miroirs divergents, les rayons extrapolés passeront par le point focal).

Utilisation de la formule (1/p) + (1/q) = 1/f avec les conventions de signe

Pour les besoins du MCAT, p est toujours positif sauf si le MCAT vous dit explicitement le contraire.
q est positif si l'image est réelle. Pour les miroirs, c'est quand l'image est devant le miroir. Pour les lentilles, c'est quand l'image est derrière la lentille.
f est positif quand le miroir/la lentille est convergent(e). Pour les miroirs, c'est quand le miroir est concave. Pour les lentilles, c'est quand la lentille est convexe.
M = h'/h = -q/p, où M est le grandissement, h' est la hauteur de l'image, h est la hauteur de l'objet.

Images réelles et virtuelles

Les images réelles sont toujours inversées et peuvent être projetées sur un écran.
Les images virtuelles sont toujours droites (non inversées) et ne peuvent pas être projetées sur un écran.
Pour les miroirs concaves, les images réelles (q positif) se forment devant le miroir, où la lumière est réfléchie par le miroir et peut être projetée sur un écran. Il est impossible que la lumière soit projetée derrière le miroir, donc tout ce qui est derrière le miroir est virtuel (q négatif).
Pour les miroirs convexes, les images sont toujours virtuelles (q négatif).
Note : les miroirs et lentilles divergents (miroirs convexes et lentilles concaves) ne peuvent jamais former d'images réelles.

Lentilles minces

Vous n'avez pas à tout réapprendre pour les lentilles, car elles sont presque identiques aux miroirs :
Les lentilles convexes sont identiques aux miroirs concaves (les deux sont convergents) sauf pour ce qui suit :

Les images réelles sont du côté opposé de la lentille par rapport à l'objet. Parce que la lumière traverse la lentille et peut se focaliser sur un écran derrière la lentille.
Les images virtuelles sont du même côté de la lentille que l'objet. Parce que la lumière ne peut pas se focaliser devant une lentille et être projetée sur un écran.

Les lentilles concaves sont identiques aux miroirs convexes (les deux sont divergents) sauf pour ce qui suit :

Les images virtuelles formées par la lentille sont du même côté de la lentille que l'objet. Parce que la lumière ne peut pas se focaliser devant une lentille et être projetée sur un écran.

La courbe hauteur de l'image en fonction de la distance de l'objet est exactement la même que celle des miroirs (lentilles convexes identiques aux miroirs concaves, lentilles concaves identiques aux miroirs convexes). Voir ci-dessus.

Lentilles convergentes et divergentes, distance focale

La distance focale pour une lentille convergente est positive.
La lentille convergente est convexe.
La distance focale pour une lentille divergente est négative.
La lentille divergente est concave.

Utilisation de la formule (1/p) + (1/q) = 1/f, avec les conventions de signe

Même principe qu'avec les miroirs.
p toujours positif.
q positif si réel, et négatif si virtuel.
f positif si convergent, et négatif si divergent.

Images réelles et virtuelles

Les images réelles sont inversées et peuvent être projetées sur un écran.
Les images virtuelles sont droites et ne peuvent pas être projetées sur un écran.
Pour les lentilles convexes, les images réelles (q positif) se forment derrière la lentille car la lumière traverse la lentille et se focalise là.
Pour les lentilles concaves, les images sont toujours virtuelles (q négatif), et se forment devant la lentille.

Puissance de la lentille, dioptries

La puissance de la lentille est mesurée en dioptries.
P = 1/f
où P est en dioptries.

Aberration de la lentille

Aberrations sphériques : toute la lumière ne se focalisera pas au point focal.
Aberration chromatique : la lumière bleue est plus réfractée que la lumière rouge, donc les différentes couleurs se focalisent différemment.

Combinaison de lentilles

L'image réelle formée par une lentille peut être utilisée comme objet pour une autre lentille.
Le grandissement par plusieurs lentilles est le produit de tous les grandissements individuels.

Tracé de rayons

Pour les miroirs :

D'abord tracez une ligne parallèle depuis l'objet, lorsqu'elle rebondit sur le miroir, elle passe par le point focal. Maintenant, quel point focal ? Le gauche ou le droit ? Utilisez le bon sens : pour les miroirs concaves, le rayon va se focaliser vers le point focal gauche. Pour les miroirs convexes, qui ne peuvent pas focaliser, le rayon va diverger, ce qui signifie que vous devrez l'extrapoler vers le point focal droit.
Ensuite tracez une ligne qui passe par le point R sur l'axe principal. Quel R ? Gauche ou droit ? Dois-je extrapoler ? Encore une fois, utilisez le bon sens : le rayon tracé devrait rebondir exactement sur son chemin d'origine, et ne pas être réfléchi ailleurs. En observant le miroir, vous devriez pouvoir le déterminer.
Maintenant, vous avez déjà deux rayons tracés, et c'est suffisant pour faire une intersection. Utilisez cette intersection comme guide pour tracer le dernier rayon. Le dernier rayon devrait d'abord passer par le point focal, puis rebondir sur le miroir parallèlement à l'axe principal. Quel point focal ? Dois-je extrapoler ? Il n'y a qu'une seule combinaison pour que le rayon corresponde à l'intersection déjà faite par les deux rayons précédents. L'astuce est de tracer d'abord la ligne parallèle, et de la forcer à passer par l'intersection déjà faite par les deux rayons précédents.

Pour les lentilles (similaire à la façon dont vous tracez les rayons pour les miroirs) :

D'abord tracez le rayon parallèle → point focal. Il devrait être logique quel point focal le rayon devrait atteindre/extrapoler étant donné la nature convergente/divergente de la lentille.
Ensuite tracez un rayon passant par le centre de la lentille.
Enfin, en utilisant l'intersection déjà faite par les deux rayons précédents comme guide, tracez le rayon point focal → parallèle. Encore une fois, tracez d'abord la ligne parallèle et forcez-la à passer par l'intersection déjà faite par les deux rayons précédents.

Instruments optiques

Œil = la lentille focalise une image réelle sur la rétine.
Lunettes = lentille divergente (concave) pour la myopie, convergente (convexe) pour l'hypermétropie.
Loupe = image virtuelle, droite, plus grande formée lorsque p < f.

      <div class="source-note">Contenu adapté de <a href="https://mcat-review.org/light-geometrical-optics.php" target="_blank" rel="noopener">mcat-review.org</a> — Traduction et mise en forme par Logopoïos</div>
    </div>
  </div>

  <div class="chapter" id="ch-8">
    <div class="chapter-header" onclick="toggleChapter(this)">
      <div>
        <div class="chapter-num">Chapitre 08</div>
        <div class="chapter-title">Son</div>
      </div>
      <div class="chapter-toggle">▼</div>
    </div>
    <div class="chapter-body">
      
      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Production du son</div>
        <ul class="fiche-list">

Le son est produit par des vibrations dans un milieu.

Le son ne peut pas être produit dans le vide, ni se propager à travers le vide.

Les vibrations dont la fréquence est trop basse pour être entendue sont appelées infrasons.

Les vibrations dont la fréquence est trop haute pour être entendue sont appelées ultrasons.

Les vibrations produisent des ondes de pression qui oscillent parallèlement à la direction de propagation.

Le son est une onde longitudinale.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Vitesse relative du son dans les solides, liquides et gaz</div>
        <ul class="fiche-list">

Vitesse du son dans les solides > liquides > gaz.

La raison pour laquelle le son se propage le plus rapidement dans les solides est que les solides sont les plus rigides.

Toutes choses étant égales par ailleurs...

Vitesse du son dans les objets rigides > objets compressibles.
Vitesse du son dans les objets moins denses > objets plus denses. Même si les gaz sont moins denses que les solides, le son s'y propage quand même plus lentement car ils sont trop compressibles.
Vitesse du son dans les objets chauds > objets froids.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Intensité du son (unités en décibels, échelle logarithmique)</div>
        <ul class="fiche-list">

β = 10 logI/I0

β est le niveau sonore en décibels. I est l'intensité. I0 est 10⁻¹² W/m²

L'intensité est la puissance par surface, ou le taux de dépense d'énergie par surface. L'unité est W/m²

IntensitéDécibels

I00

10 I010

100 I020

1000 I030

Le système de décibels est basé sur la perception humaine. La valeur en décibels pour un son d'intensité I0 est zéro — en dessous de cette intensité, le son n'est pas audible. À mesure que l'intensité augmente, notre perception de son volume n'augmente que dans une bien moindre mesure.

      </div>

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Atténuation</div>
        <ul class="fiche-list">

L'atténuation du son est la perte progressive d'intensité à mesure que le son se propage dans un milieu.

L'atténuation du son est la plus grande pour les matériaux mous, élastiques, visqueux et moins denses.

      </div>

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Effet Doppler (source sonore ou observateur en mouvement, réflexion du son sur un objet en mouvement)</div>
        <ul class="fiche-list">

Situations où la fréquence observée est plus élevée que la fréquence réelle :

Source se déplaçant vers un observateur stationnaire : fo = fs v/v - vs
Observateur se déplaçant vers une source stationnaire : fo = fs v + vo/v
Source et observateur se déplaçant tous deux l'un vers l'autre : fo = fs v + vo/v - vs

Situations où la fréquence observée est plus basse que la fréquence réelle :

Source s'éloignant d'un observateur stationnaire : fo = fs v/v + vs
Observateur s'éloignant d'une source stationnaire : fo = fs v - vo/v
Source et observateur s'éloignant tous deux l'un de l'autre : fo = fs v - vo/v + vs

Situations où la fréquence observée pourrait être plus élevée ou plus basse que la fréquence réelle :

Source se déplaçant vers l'observateur, mais l'observateur s'éloigne de la source : fo = fs v - vo/v - vs
Source s'éloignant de l'observateur, mais l'observateur se déplace vers la source : fo = fs v + vo/v + vs

fo est la fréquence observée. fs est la fréquence réelle émise par la source. v est la vitesse du son. vo est la vitesse à laquelle l'observateur se déplace. vs est la vitesse à laquelle la source se déplace.

      </div>

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Hauteur tonale</div>
        <ul class="fiche-list">

La hauteur tonale est la perception humaine de la fréquence du son.

Fréquence plus élevée = hauteur tonale plus élevée.

      </div>

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Résonance dans les tuyaux et les cordes</div>
        <ul class="fiche-list">

Les fréquences peuvent être obtenues par f = v/λ
Les cordes et les tuyaux ouverts aux deux extrémités ont L = n/2λ
Les tuyaux avec une extrémité fermée ont L = (2n-1)/4λ

      </div>

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Harmoniques</div>
        <ul class="fiche-list">

La fréquence fondamentale est appelée le premier harmonique (n = 1).

La fréquence suivante est appelée le deuxième harmonique (n = 2).

      </div>

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Ultrasons</div>
        <ul class="fiche-list">

Le son a 3 propriétés fondamentales : réflexion, réfraction et diffraction.

L'imagerie par ultrasons est basée sur la propriété de réflexion du son.

Une source émet des ultrasons, qui se réfléchissent sur une surface et reviennent dans le détecteur pour former une image.

Les ultrasons sont des sons dont la fréquence est trop élevée pour être entendue par l'homme.

      </div>

      <div class="source-note">Contenu adapté de <a href="https://mcat-review.org/sound.php" target="_blank" rel="noopener">mcat-review.org</a> — Traduction et mise en forme par Logopoïos</div>
    </div>
  </div>

  <div class="chapter" id="ch-9">
    <div class="chapter-header" onclick="toggleChapter(this)">
      <div>
        <div class="chapter-num">Chapitre 09</div>
        <div class="chapter-title">Mouvement de translation</div>
      </div>
      <div class="chapter-toggle">▼</div>
    </div>
    <div class="chapter-body">
      
      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Dimensions (longueur ou distance, temps)</div>
        <ul class="fiche-list">

Une dimension = magnitude de la longueur ou distance uniquement.

Deux dimensions = longueur ou distance sur un plan 2D (coordonnées xy).

Trois dimensions = longueur ou distance dans l'espace 3D (coordonnées xyz).

Quatre dimensions = longueur ou distance dans l'espace 3D à un instant donné (coordonnées xyzt).

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Vecteurs, composantes</div>
        <ul class="fiche-list">

Scalaire : sans direction. Par exemple, longueur, temps, masse.

Vecteur : avec direction. Par exemple, déplacement, accélération, force.

Composantes : la portion du vecteur dans une direction donnée.

Règles trigonométriques :

SOH CAH TOA
SOH : sinθ = opposé / hypoténuse.
CAH : cosθ = adjacent / hypoténuse.
TOA : tanθ = opposé / adjacent.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Addition de vecteurs</div>
        <ul class="fiche-list">

Vous ne pouvez additionner directement des vecteurs que s'ils sont dans la même direction.

Pour additionner des vecteurs dans des directions différentes, vous devez additionner leurs composantes x, y et z. Les composantes résultantes constituent le vecteur additionné.

La somme vectorielle de toutes les composantes d'un vecteur est égale au vecteur lui-même.

Une opération impliquant un vecteur et un vecteur peut ou non donner un vecteur (l'énergie cinétique à partir du carré de la vitesse vectorielle donne une énergie scalaire).

Une opération impliquant un vecteur et un scalaire donne toujours un vecteur.

Une opération impliquant un scalaire et un scalaire donne toujours un scalaire.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Vitesse scalaire, vitesse vectorielle (moyenne et instantanée)</div>
        <ul class="fiche-list">

Vitesse scalaire : scalaire, sans direction, taux de variation de la distance.

Vitesse vectorielle : vecteur, a une direction, taux de variation du déplacement.

Vitesse scalaire moyenne :

Vitesse vectorielle moyenne :

La vitesse scalaire instantanée est la vitesse à un instant (intervalle de temps infinitésimal).

La vitesse vectorielle instantanée est la vitesse à un instant (intervalle de temps infinitésimal).

La vitesse scalaire instantanée est égale en magnitude à la vitesse vectorielle instantanée.

La vitesse vectorielle instantanée a une direction, la vitesse scalaire instantanée non.

La direction de la vitesse vectorielle instantanée est tangente au chemin en ce point.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Accélération</div>
        <ul class="fiche-list">

L'accélération est le taux de variation de la vitesse vectorielle

Accélération moyenne :

Mouvement uniformément accéléré le long d'une ligne droite

Si l'accélération est constante et qu'il n'y a pas de changement de direction, tout ce qui suit s'applique :
Les valeurs de vitesse scalaire/vectorielle, distance/déplacement sont interchangeables dans ce cas, gardez simplement une note mentale de la direction.
Vous devez les mémoriser, être capable de les réarranger, les combiner, et savoir comment les utiliser.
Vous devez attribuer une direction comme + et la direction opposée comme -, puis garder ce schéma pour tous vos calculs.
Pour les coordonnées cartésiennes, prenez le mouvement vers le haut et vers la droite comme positif ; vers le bas et vers la gauche comme négatif.
Pour les chutes libres, prenez vers le bas comme positif.
Vous pouvez attribuer de la manière que vous voulez, tant que la direction opposée est de signe opposé.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Corps en chute libre</div>
        <ul class="fiche-list">

Les objets en chute libre se déplacent vers le sol avec une accélération constante.

Sur Terre, le taux d'accélération est g, qui est de 9,8 m/s².

Chaque fois que quelque chose est en l'air, il est en chute libre, même lorsqu'il est lancé vers le haut, vers le bas ou à un angle.

Pour les choses lâchées, c'est plus facile si vous prenez vers le bas comme positif, car cela rendra g positif.

Pour les choses lancées vers le bas, c'est plus facile si vous prenez vers le bas comme positif, car cela rendra à la fois la vitesse initiale et g positifs.

Pour les choses lancées vers le haut, la vitesse initiale aura un signe opposé à g. Vous pouvez prendre soit vers le haut soit vers le bas comme positif selon la question et ce qui est pratique, mais dans tous les cas, la vitesse initiale aura un signe opposé à g.

L'accélération due à la gravité est constante car la force (poids) et la masse de l'objet sont constantes.

L'accélération nette est un g constant si vous ne prenez pas en compte la résistance de l'air. Habituellement, les questions ignorent la résistance de l'air. Mais si la question vous donne la résistance de l'air, alors l'accélération n'est plus constante — elle diminuera avec le temps jusqu'à atteindre zéro à la vitesse terminale.

Quand il y a de la résistance de l'air, l'accélération diminuera car la force (poids - résistance) diminue en raison de l'augmentation de la résistance ou du frottement à des vitesses plus élevées.

À la vitesse terminale, poids = frottement, donc la force nette est 0. Ainsi, l'accélération est 0. Donc, la vitesse reste constante à la vitesse terminale.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Projectiles</div>
        <ul class="fiche-list">

Les projectiles sont des corps en chute libre.

La composante verticale de la vitesse du projectile accélère toujours vers la Terre à un taux de g.

L'accélération verticale de g vers la Terre est vraie à tout moment, même lorsque le projectile monte (il décélère en montant, ce qui est la même chose qu'accélérer vers le bas).

Il n'y a pas d'accélération dans la composante horizontale. La composante horizontale de la vitesse est constante.

Quel est le temps pendant lequel le projectile est en l'air ? Rép : utilisez uniquement la composante verticale — calculez le temps qu'il faut au projectile pour toucher le sol.

Quelle distance le projectile a-t-il parcourue ? Rép : d'abord obtenez le temps en l'air par la composante verticale. Puis utilisez la vitesse de la composante horizontale × temps de vol. (Ne pensez même pas à sur-analyser et essayer de calculer le chemin parabolique).

Quand vous lancez quelque chose droit vers le haut et qu'il redescend à son point de départ, le déplacement, s, pour tout le trajet est 0. La vitesse initiale et l'accélération sont de signes opposés.
Quand vous lancez quelque chose droit vers le haut et qu'il redescend à son point de départ, il y a symétrie. La vitesse initiale et la vitesse finale sont égales et opposées. Le temps passé à monter = le temps passé à descendre.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">En orbite dans l&#x27;espace</div>
        <ul class="fiche-list">

Les satellites en orbite autour de la Terre sont en chute libre.

Leur accélération centripète est égale à l'accélération due à la gravité terrestre.

Même s'ils accélèrent vers la Terre, ils ne s'écrasent jamais sur la surface de la Terre car la Terre est ronde (la surface s'incurve en s'éloignant du satellite au même rythme que le satellite tombe).

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Unités et dimensions</div>
        <ul class="fiche-list">

Une unité est une étiquette pour une quantité.

unité + unité = unité

unité - unité = unité

unité × unité = unité²

unité / unité = sans unité

Les dimensions sont des puissances d'unités.

unité = une dimension.

unité² = deux dimensions.

unité³ = trois dimensions.

Unités SI courantes

Grandeur Unité SI Nom

Longueur m mètre

Surface m² mètre carré

Volume m³ mètre cube

Masse kg kilogramme

Densité kg/m³ kilogramme par mètre cube

Temps s seconde

Vitesse m/s mètre par seconde

Accélération m/s² mètre par seconde carrée

Force

Pression Pa Pascal

Température K Kelvin

Énergie J Joule

Puissance W Watt

Charge C Coulomb

Potentiel V Volt

Courant A Ampère

Résistance Ω Ohm

Champ magnétique T Tesla

Le produit d'opérations impliquant toutes les unités SI est aussi en unités SI.

Préfixes pour les unités

Préfixe Abréviation Multiplicateur

exa E 10¹⁸

péta P 10¹⁵

téra T 10¹²

giga G 10⁹

méga M 10⁶

kilo k 10³

hecto h 10²

déca da 10¹

déci d 10⁻¹

centi c 10⁻²

milli m 10⁻³

micro μ 10⁻⁶

nano n 10⁻⁹

pico p 10⁻¹²

femto f 10⁻¹⁵

atto a 10⁻¹⁸

      <div class="source-note">Contenu adapté de <a href="https://mcat-review.org/translational-motion.php" target="_blank" rel="noopener">mcat-review.org</a> — Traduction et mise en forme par Logopoïos</div>
    </div>
  </div>

  <div class="chapter" id="ch-10">
    <div class="chapter-header" onclick="toggleChapter(this)">
      <div>
        <div class="chapter-num">Chapitre 10</div>
        <div class="chapter-title">Ondes et mouvement périodique</div>
      </div>
      <div class="chapter-toggle">▼</div>
    </div>
    <div class="chapter-body">
      
      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Mouvement périodique</div>
        <ul class="fiche-list">

Amplitude, période, fréquence

Amplitude (A) : la hauteur des crêtes ou la profondeur des creux, en mètres.

Le déplacement est la distance à laquelle l'onde vibre / oscille par rapport à sa position d'équilibre (centre).
L'amplitude est le déplacement maximal.
L'amplitude est corrélée à l'énergie totale du système en mouvement périodique. Plus grande amplitude = plus grande énergie.

Période (T) : le temps nécessaire pour un cycle, en secondes.

T = 1/f

Fréquence (f) : le taux, ou combien de cycles par seconde, en Hertz (cycles par seconde).

f = 1/T
Parfois, la fréquence est en tr/min (tours par minute). tr/min = cycles par seconde × 60.

Fréquence angulaire (ω) : le taux, en combien de radians par seconde.

ω = 2πf
ω est aussi appelée vitesse angulaire.

Phase

En phase : les ondes sont à 0 ou 2π radians (0 ou 360°) d'écart. L'amplitude résultante (somme des ondes) est le double de l'originale.
Complètement en opposition de phase : les ondes sont à π radians (180°) d'écart. L'amplitude résultante est zéro.
En décalage de phase : l'amplitude résultante est entre 0 et le double de l'originale.

Loi de Hooke, force F= -kx

F est la force qui agit pour ramener le ressort à sa position d'équilibre, ou force de rappel.
k est la constante de raideur du ressort. Les ressorts plus rigides ont une valeur de k plus élevée.
x est le déplacement. L'amplitude (A) est la valeur maximale de x.
Énergie potentielle = EP = ½kx²
Énergie cinétique = EC = ½mv²
À la position d'équilibre x = 0, EP = 0, EC = maximum.
Au déplacement maximal (amplitude) x = A, EP = maximum, EC = 0.
En tout point, EP + EC = EP maximale = EC maximale = constante.
constante = EPmax = ½kA²
constante = ECmax = ½mv² à x = 0

Mouvement harmonique simple ; déplacement comme fonction sinusoïdale du temps

x = A·sin(ωt)
x est le déplacement.
A est l'amplitude.
ω est la fréquence angulaire (aussi appelée vitesse angulaire).
t est le temps.
Exemples de mouvement harmonique simple

Ressort oscillant.
Pendule.
Choses tournant autour d'un cercle à vitesse constante (lorsqu'on trace la position sur l'axe x en fonction du temps).

Mouvement d'un ressort avec une masse attachée à son extrémité

T est la période, m est la masse de la masse attachée, et k est la constante de raideur du ressort.
Une façon plus simple d'exprimer cela est :
ω est la fréquence angulaire. Le ressort vibre plus vite s'il est plus rigide et si la masse attachée est plus petite.

Mouvement d'un pendule

T est la période, L est la longueur de la corde, et g est 9,8.
Une façon plus simple d'exprimer cela est :
ω est la fréquence angulaire. Le pendule oscille plus vite quand la gravité est grande et quand la corde est courte.

Mouvement périodique général : vitesse, amplitude

À la position d'équilibre, EP = 0, EC = maximum.
Au déplacement maximal (amplitude) x = A, EP = maximum, EC = 0.
En tout point, EP + EC = EP maximale = EC maximale = constante.
constante = EPmax

= ½kA² pour un ressort.
= mgA pour un pendule, où A est la hauteur maximale que le pendule peut atteindre pendant une oscillation.

constante = ECmax = ½mv² à la position d'équilibre.

Si on vous donne la vitesse à la position d'équilibre, alors vous devriez pouvoir trouver l'amplitude en posant EC maximale = EP maximale.
Si on vous donne l'amplitude, alors vous devriez pouvoir trouver la vitesse à la position d'équilibre en posant EP maximale = EC maximale.

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Caractéristiques des ondes</div>
        <ul class="fiche-list">

Ondes transversales et longitudinales

Onde transversale : le déplacement de l'onde est perpendiculaire à la direction du mouvement.

Lumière.
Rayonnement électromagnétique.
Une onde stationnaire obtenue en faisant osciller une corde latéralement. La vitesse d'une telle onde = racine carrée de (tension de la corde / masse par unité de longueur de la corde). Pour le MCAT, sachez simplement que les cordes tendues et légères peuvent produire des ondes transversales plus rapides.

Onde longitudinale : le déplacement de l'onde est parallèle à la direction du mouvement.

Son.
Onde de pression.
Tremblements de terre.

Longueur d'onde, fréquence, vitesse

v = fλ
v est la vitesse, f est la fréquence, et λ est la longueur d'onde.
Parfois, la fréquence est aussi écrite comme ν.
La longueur d'onde est en mètres, la fréquence est en Hertz et la vitesse est en mètres par seconde.

Amplitude, intensité

L'amplitude est corrélée à l'énergie de l'onde. Plus grande amplitude = plus grande énergie de l'onde.
Intensité = énergie par surface par temps = puissance par surface.
Ainsi, l'amplitude et l'intensité sont corrélées. Une plus grande amplitude conduit à une intensité plus élevée.
Note spéciale sur les ondes électromagnétiques : l'amplitude et l'intensité augmentent l'énergie globale des ondes électromagnétiques comme la lumière. Cependant, ni l'amplitude ni l'intensité ne changent l'énergie par photon. L'énergie par photon dépend de la longueur d'onde. Plus la longueur d'onde est courte (aussi plus la fréquence est élevée), plus l'énergie est grande.

Superposition des ondes, interférence, addition

Quand les ondes se superposent, elles interfèrent.
L'interférence résulte de l'addition des ondes.
Quand des ondes en phase s'additionnent, l'onde résultante a une plus grande amplitude.
Quand des ondes en opposition de phase s'additionnent, l'onde résultante a une plus petite amplitude.
Interférence constructive : addition d'ondes résultant en une plus grande amplitude.
Interférence destructive : addition (annulation) d'ondes résultant en une amplitude diminuée.

Résonance

La résonance est quand les choses oscillent à leur amplitude maximale.
La résonance se produit aux fréquences de résonance.

Fréquences de résonance

Exemples d'ondes stationnaires et les fréquences de résonance qui les produisent

Les fréquences peuvent être obtenues par f = v/λ
Les cordes et les tubes ouverts aux deux extrémités ont L = n/2λ
Les tubes avec une extrémité fermée ont L = n_impair/4λ
L est la longueur de la corde/du tube

Ondes stationnaires, nœuds

Les ondes stationnaires vibrent aux fréquences de résonance.
Les ondes stationnaires ne se propagent pas comme les autres ondes (c'est pourquoi on les appelle ondes stationnaires).
Nœud : point où il n'y a pas d'oscillation.
Ventre : point où il y a une oscillation maximale.

Fréquences de battement

Les battements se produisent lorsque deux ondes coexistent à des fréquences différentes.
La fréquence de battement est la différence entre les fréquences des deux ondes.

Réfraction et diffraction

La réfraction est la déviation des ondes lorsqu'elles rencontrent une frontière entre un milieu et un autre.

Loi de Snell : n1sinθ1 = n2sinθ2, où n est l'indice de réfraction et θ est l'angle par rapport à la normale.
Quand la lumière passe dans un milieu plus dense (indice de réfraction plus élevé), elle dévie vers la normale.
La dispersion, la déviation de la lumière à travers un prisme, est un cas particulier de réfraction qui sépare les couleurs de la lumière en un arc-en-ciel.
Les arcs-en-ciel sont créés par la réfraction par les gouttelettes d'eau.

La diffraction est l'étalement (diffusion) des ondes autour des bords des ouvertures et des obstacles.

Vous pouvez entendre des sons de l'autre côté d'un bâtiment car le son se propage.
Faire briller de la lumière à travers un trou ne produira pas un point de lumière, mais plutôt un cercle diffus.
La diffraction est la base des expériences d'interférence à fente simple et double avec la lumière.
Quand vous pensez à la diffraction, pensez « diffus ».

      <div class="source-note">Contenu adapté de <a href="https://mcat-review.org/waves-periodic-motion.php" target="_blank" rel="noopener">mcat-review.org</a> — Traduction et mise en forme par Logopoïos</div>
    </div>
  </div>

  <div class="chapter" id="ch-11">
    <div class="chapter-header" onclick="toggleChapter(this)">
      <div>
        <div class="chapter-num">Chapitre 11</div>
        <div class="chapter-title">Travail et énergie</div>
      </div>
      <div class="chapter-toggle">▼</div>
    </div>
    <div class="chapter-body">
      
      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Travail</div>
        <ul class="fiche-list">

W = Fdcosθ

F est la force, d est la distance sur laquelle la force est appliquée, et θ est l'angle entre la force et la distance.

Unités dérivées, conventions de signe

Le travail est de l'énergie, et l'unité est le Joule.
Joule = N·m = kg·m/s²·m = kg·m²/s²
Si la force et la distance appliquée sont dans la même direction, le travail est positif.
Par exemple, pousser une caisse sur un terrain accidenté implique que vous faites un travail positif (vous poussez vers l'avant et la caisse avance).
Si la force et la distance appliquée sont dans des directions opposées, le travail est négatif.
Pour un système non rotatif, le frottement fait toujours un travail négatif car il agit contre la direction du mouvement.
Si la force agit dans une direction, mais que l'objet se déplace dans une direction perpendiculaire, alors aucun travail n'est effectué.
L'exemple classique est qu'aucun travail n'est fait par vos bras lorsque vous portez un seau d'eau sur un kilomètre. Parce que vous soulevez le seau verticalement tandis que son mouvement est horizontal.
Si vous aimez les mathématiques, alors tout ce que vous devez savoir est déjà contenu dans la formule mathématique. Le cosinus de 90 est zéro ; le cosinus de tout ce qui est en dessous de 90 est positif et entre 90-180 est négatif ...et ainsi de suite.

La quantité de travail effectué dans un champ gravitationnel est indépendante du chemin

Contrairement au frottement, la gravité agit toujours vers le bas. Ainsi, peu importe le détour que vous prenez car le mouvement latéral perpendiculaire à la force gravitationnelle n'implique aucun travail.
Pousser un objet à vitesse constante sur un plan incliné sans frottement implique la même quantité de travail que soulever directement le même objet à la même hauteur à vitesse constante.
Glisser sur un plan incliné sans frottement implique le même travail gravitationnel qu'une chute libre à la même hauteur.

Avantage mécanique

Avantage mécanique = petite force d'entrée (effort) → grande force de sortie.
L'utilisation du bras de levier peut obtenir un avantage mécanique.
L'utilisation de poulies peut obtenir un avantage mécanique.

Théorème travail-énergie cinétique

Le travail sur un objet peut se transformer en énergie cinétique.

Quand vous poussez un objet, il bougera : Fd = ½mv²
Quand la gravité fait un travail sur un objet, il bougera : Fpoidsh = mgh = ½mv²

L'énergie cinétique d'un objet peut faire du travail.

Un objet en mouvement peut glisser sur un plan incliné avant de s'arrêter : ½mv² = mgh
Un objet en mouvement peut glisser contre le frottement pendant un moment avant de s'arrêter : ½mv² = Ffrottementd

Puissance

La puissance est le taux de travail, ou le travail divisé par le temps : P = W/t
L'unité de la puissance est le Watt, ou W (ne confondez pas ce W avec l'abréviation du travail).
Watt = Joule / seconde

      </div>

      <div class="fiche-section">
        <div class="fiche-section-title">Énergie</div>
        <ul class="fiche-list">

Le travail et l'énergie sont interchangeables.

Tous les types d'énergie ont la même unité — le Joule.

Énergie cinétique : EC = ½mv² ; unités

EC = ½mv²
Unité = Joule = kg·m²/s²
À la même vitesse, la plus grande masse a la plus grande énergie cinétique.
Quand vous doublez la masse, vous doublez l'énergie cinétique.
À la même masse, la vitesse plus élevée a la plus grande énergie cinétique.
Quand vous doublez la vitesse, vous quadruplez l'énergie cinétique.
La vitesse est plus importante que la masse pour l'énergie cinétique car la vitesse est au carré.

Énergie potentielle

EP = mgh (gravitationnelle, locale)

EP = mgh est locale car elle ne fonctionne qu'à la surface de la Terre.
h est la distance depuis la surface de la Terre.
EP = mgh est dérivée d'une formule plus générale.
Sur Terre, g est 9,8. g est plus grand pour les planètes avec un rapport masse/rayon plus élevé.

EP = ½kx² (ressort)

x est la distance de l'extrémité du ressort par rapport à sa position d'équilibre.
k est la constante de raideur du ressort.
Les ressorts rigides ont un k plus grand car ils sont plus difficiles à étirer (il faut plus d'énergie pour les étirer).

EP = -GmM/r (gravitationnelle, générale)

C'est la formule générale pour l'énergie potentielle gravitationnelle.
r est la distance entre le centre des deux objets qui s'attirent.
G est la constante de gravitation universelle — elle est la même pour tout.
m et M sont les masses des deux objets qui s'attirent.

Conservation de l'énergie

La quantité totale d'énergie avant = la quantité totale d'énergie après.
L'énergie potentielle gravitationnelle est convertie en énergie cinétique lorsqu'un objet tombe, mais la quantité totale d'énergie reste la même.
L'énergie cinétique est convertie en énergie thermique et sonore lorsqu'une caisse glisse jusqu'à l'arrêt sur une surface rugueuse.

Forces conservatives

Si une force ne dissipe pas de chaleur, de son ou de lumière, alors c'est une force conservative.
Le travail effectué par les forces conservatives est indépendant du chemin.
Les forces conservatives sont associées à une énergie potentielle.
Par exemple, la force d'un ressort peut être stockée sous forme d'énergie potentielle élastique.
La force gravitationnelle peut être stockée sous forme d'énergie potentielle gravitationnelle.
Les forces électromagnétiques sont aussi conservatives.
Les forces non conservatives incluent les forces de frottement et l'effort humain. Quand le frottement agit sur un objet, la chaleur et le son libérés ne peuvent pas être récupérés. Quand vous fléchissez votre bras, vous perdez de la chaleur qui ne peut pas être récupérée (vous ne pouvez pas réabsorber la chaleur que vous avez perdue).

Puissance, unités

La puissance est le taux d'utilisation de l'énergie.
L'unité de la puissance est le Watt, ou Joule par seconde.
Soulever une caisse en une minute nécessite plus de puissance que soulever la même caisse en une heure.

      </div>

      <div class="source-note">Contenu adapté de <a href="https://mcat-review.org/work-energy.php" target="_blank" rel="noopener">mcat-review.org</a> — Traduction et mise en forme par Logopoïos</div>
    </div>
  </div>

</div>

⚛️ Physique

Particules atomiques

Nom

Masse (uma)

Charge

Emplacement

Proton

1

+1

Dans le noyau

Neutron

1

0

Dans le noyau

Électron

0

-1

Autour du noyau

Force

Nom

Notation

Information

Particule alpha

Particule bêta

Rayon gamma

Fréquence plus basse, longueur d'onde plus longue, moins d'énergie

RadioProvoque des oscillations électroniques dans l'antenne

Micro-ondesProvoque la rotation moléculaire

InfrarougeProvoque la vibration moléculaire

Rayons XRayonnement ionisant, effet photoélectrique

Rayons gammaEncore plus énergétiques que les rayons X

Fréquence plus haute, longueur d'onde plus courte, plus d'énergie

IntensitéDécibels

I00

10 I010

100 I020

1000 I030

Unités SI courantes

Grandeur Unité SI Nom

Longueur m mètre

Surface m² mètre carré

Volume m³ mètre cube

Masse kg kilogramme

Densité kg/m³ kilogramme par mètre cube

Temps s seconde

Vitesse m/s mètre par seconde

Accélération m/s² mètre par seconde carrée

Force

Pression Pa Pascal

Température K Kelvin

Énergie J Joule

Puissance W Watt

Charge C Coulomb

Potentiel V Volt

Courant A Ampère

Résistance Ω Ohm

Champ magnétique T Tesla

Préfixes pour les unités

Préfixe Abréviation Multiplicateur

exa E 10¹⁸

péta P 10¹⁵

téra T 10¹²

giga G 10⁹

méga M 10⁶

kilo k 10³

hecto h 10²

déca da 10¹

déci d 10⁻¹

centi c 10⁻²

milli m 10⁻³

micro μ 10⁻⁶

nano n 10⁻⁹

pico p 10⁻¹²

femto f 10⁻¹⁵

atto a 10⁻¹⁸