Physique

Sept cours, d’une balle lancée à un moteur

Ici, la physique commence par des objets dont tu peux observer le mouvement et se termine par les courants et les champs à l’intérieur d’un moteur. Les exemples corrigés et la plupart des valeurs viennent d’OpenStax College Physics 2e, avec des constantes du NIST et quelques données spatiales de la NASA. Chaque cours détaille tous les calculs. Chaque unité se termine par un résumé et un quiz dont les réponses sont expliquées.

Le mouvement avant les forces, les forces avant l’énergie

Commence par Mouvement : position, vitesse, accélération, graphiques du mouvement, chute libre, projectiles et résistance de l’air, en sept unités. Forces reprend les questions laissées ouvertes par Mouvement, avec les trois lois de Newton, les frottements, le poids et le pendule. Énergie approfondit ensuite le travail, les énergies cinétique et potentielle, la conservation et la puissance.

Les quatre autres peuvent se suivre dans n’importe quel ordre. Ondes et son aborde longueur d’onde et fréquence, son, interférences, ondes stationnaires dans les cordes et les tuyaux, et spectre électromagnétique. Lumière traite des ombres, des miroirs, de la réfraction, des lentilles et de l’œil, des couleurs et des longs efforts pour mesurer la vitesse de la lumière. Électricité va de la charge et de la loi d’Ohm aux circuits en série et en dérivation, à la facture d’électricité et à la sécurité ; Magnétisme, des pôles et des lignes de champ au champ terrestre, aux électroaimants, aux moteurs et aux générateurs.

Des calculs qu’il vaut la peine de savoir faire

Explique pourquoi une voiture à 100 km/h possède quatre fois l’énergie cinétique qu’elle a à 50 km/h. Calcule qu’une balle lancée à 20 m/s et à 45° reste en l’air 2.9 secondes et retombe à environ 41 m. Dis pourquoi une personne de 70 kg pèse environ 687 N sur Terre et 113 N sur la Lune, avec la même masse. Chronomètre un pendule de 99.4 cm de long : une oscillation dure 2 secondes. Transforme un délai de 3 secondes entre l’éclair et le tonnerre en une distance d’environ 1 km.

Quatre laboratoires pour faire fonctionner les formules

Le laboratoire du mouvement lance une balle sur Terre, sur la Lune ou sur Mars et fait osciller un pendule dont il mesure la durée au chronomètre. Le laboratoire de l’énergie anime des montagnes russes avec des barres d’énergie potentielle, d’énergie cinétique et de chaleur et, dans le cours de magnétisme, dessine les lignes de champ autour d’aimants et d’une bobine dont tu règles le nombre de spires et le courant. Dans le laboratoire des circuits, tu fermes des interrupteurs, glisses des lampes dans les emplacements vides et regardes un fusible fondre lorsque trois lampes font passer 1.5 A dans un fusible de 1 A. Le laboratoire des ondes représente des cordes, des ressorts, le son dans un tube et une cuve à ondes, puis trace des rayons dans l’eau, le verre et les lentilles avec la loi de Snell-Descartes.

Quand la physique contredit l’intuition

Un objet plus lourd ne tombe pas plus vite en l’absence d’air : le marteau et la plume lâchés sur la Lune en 1971 le montrent. Agiter une corde plus vite ne fait pas avancer son onde plus vite ; c’est la corde qui fixe cette vitesse. Une accélération négative ne signifie pas toujours un ralentissement. Tenir un sac immobile ne produit aucun travail au sens physique, même si ton bras fatigue. Le pôle magnétique proche du pôle Nord géographique est, au sens des aimants, un pôle sud. Enfin, un miroir de seulement la moitié de ta taille montre ton corps entier, où que tu te places.