SYNOPHYSIQUE

Auteur : Claude SAINT-BLANQUET

Racine

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Préambule pour une meilleure utilisation

Ce cheminement à travers la Physique comporte cinq parties. L'ordre adopté à l'intérieur d'une partie et les enchainements entre les différentes parties sont très différents des pratiques des classes préparatoires aux grandes écoles ou des premiers cycles des Facultés qui sont obligés à une "adéquation délicate" avec les programmes de Mathématiques, ... la maîtrise des outils de calcul étant indispensable à l'apprentissage de la Physique.
Nous donnons ci-après un rapide aperçu du contenu de chaque partie, étant entendu qu'un lien peut permettre de se rendre rapidement à la table de matière de la partie désirée.
Le lecteur peut aussi "surfer" à partir de la partie basse de cette page ; dans le cadre de droite il trouve la table complète des matières, celui de gauche établit une classification cours-exercices.

La première partie traite de la Mécanique classique (newtonienne), celle du "point" et celle du solide.
La Mécanique est la plus ancienne des sciences de la nature, elle est partout. Depuis trois siècles son apport est essentiel dans le développement des Sciences Physiques telles que nous les pratiquons actuellement.
Outre l’écriture des lois de la Mécanique suivant le type de référentiels, cette première partie permet d’introduire,
- le concept de masse lié à un milieu matériel,
- la force d’attraction universelle, la force coulombienne et la notion de champ de forces en ,
- la notion d’énergie cinétique, d’énergie potentielle, d’énergie d’interaction,
- les forces élastiques et la notion d’oscillateur.

La seconde partie approfondit l’aspect matière d’un milieu à savoir structure (états gazeux, liquides ou solides), interprétations microscopiques liées à l’hypothèse atomique et paramètres macroscopiques mesurables (pression et température).
Cette connaissance de la matière est utilisée pour rapporter du comportement d’un milieu soumis à un champ électrique ou/et magnétique. Au terme de cette étude, on établit les équations de Maxwell qui régissent les phénomènes électromagnétiques.

La troisième partie aborde l’aspect ondulatoire des phénomènes physiques.
Après une présentation générale des phénomènes de propagation d’ondes (équation de propagation, périodicités temporelle et spatiale, approximation quasi-stationnaire, effet Doppler, interférences), on traite :
- d’ondes de matière (mécaniques) à savoir l’onde sonore et la corde vibrante,
- des ondes électromagnétiques.
Le domaine de l’optique est ensuite étudié en tant qu’onde électromagnétique de faible longueur d’onde.

La quatrième partie est consacrée,
- à l’approfondissement du concept de conservation de l’énergie,
- aux limites imposées aux transformations (notion d’extremum en Sciences Physiques, concept d’entropie),
- aux processus d’échanges d’énergie sous forme de travail et de chaleur.
En donnant des notions sur les transferts thermiques, sur la machines thermiques et sur la mécanique des fluides, on effleure le vaste domaine des Sciences de l'ingénieur.

La relativité, la Physique quantique et la Physique statistique font l’objet de la cinquième partie. A l’orée du 3ème millénaire, ces concepts introduits au début du 20ème siècle restent déroutants pour le grand public et aussi pour un certain nombre de physiciens.
Il est vrai :
- que ces domaines ne sont pas directement ou facilement observables,
- qu’il est difficile de se projeter à des vitesses proches de la lumière ou de se persuader que la durée d’un événement puisse dépendre du repère d’observation ou d’imaginer que la matière puisse avoir un comportement ondulatoire,
- que la recherche, en Sciences Physiques, de précision, d’exactitude dans la description ou la prévision d’un événement favorise le développement de raisonnements déterministes (plutôt que probabilistes) souvent suffisants au quotidien.
Et pourtant ...comment ignorer la dualité onde-corpuscule, le sens de la très célèbre formule  ou comment les particules se répartissent sur les niveaux discrets d’énergie.