1.S : Unités et mesures (résumé)
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Termes clés
| précision | le degré de concordance entre une valeur mesurée et une valeur de référence acceptée pour cette mesure |
| quantité de base | quantité physique choisie par convention et considérations pratiques telles que toutes les autres grandeurs physiques puissent être exprimées sous forme de combinaisons algébriques de celles-ci |
| unité de base | norme pour exprimer la mesure d'une quantité de base au sein d'un système d'unités particulier ; définie par une procédure particulière utilisée pour mesurer la quantité de base correspondante |
| facteur de conversion | un ratio qui exprime le nombre d'unités égales à une autre |
| quantité dérivée | quantité physique définie à l'aide de combinaisons algébriques de grandeurs de base |
| unités dérivées | unités qui peuvent être calculées à l'aide de combinaisons algébriques des unités fondamentales |
| dimension | expression de la dépendance d'une quantité physique par rapport aux quantités de base en tant que produit des puissances des symboles représentant les quantités de base ; en général, la dimension d'une quantité prend la forme\(L^{a} M^{b} T^{c} I^{d} \Theta^{e} N^{f} J^{g}\) de certaines puissances a, b, c, d, e, f et g |
| dimensionnellement cohérent | équation dans laquelle chaque terme a les mêmes dimensions et où les arguments de toutes les fonctions mathématiques figurant dans l'équation sont adimensionnels |
| adimensionnel | quantité dont la dimension est\(L^{0} M^{0} T^{0} I^{0} \Theta^{e} N^{0} J^{0}\) = 1 ; également appelée quantité de dimension 1 ou nombre pur |
| écart | la différence entre la valeur mesurée et une valeur standard ou attendue donnée |
| Unités anglaises | système de mesure utilisé aux États-Unis ; comprend des unités de mesure telles que les pieds, les gallons et les livres |
| estimation | en utilisant l'expérience antérieure et un raisonnement physique solide pour arriver à une idée approximative de la valeur d'une quantité ; parfois appelée « approximation de l'ordre de grandeur », « estimation approximative », « calcul de fond d'enveloppe » ou « calcul de Fermi » |
| kilogramme | Unité SI pour la masse, en abrégé kg |
| loi | description, à l'aide d'un langage concis ou d'une formule mathématique, d'un schéma naturel généralisé étayé par des preuves scientifiques et des expériences répétées |
| mètre | Unité SI pour la longueur, en abrégé m |
| méthode d'ajout de pourcentages | le pourcentage d'incertitude d'une quantité calculée par multiplication ou division est la somme des incertitudes en pourcentage des éléments utilisés pour effectuer le calcul |
| système métrique | système dans lequel les valeurs peuvent être calculées en facteurs de 10 |
| modèle | représentation de quelque chose qui est souvent trop difficile (ou impossible) à afficher directement |
| ordre de grandeur | la taille d'une quantité par rapport à une puissance de 10 |
| pourcentage d'incertitude | le rapport entre l'incertitude d'une mesure et la valeur mesurée, exprimé en pourcentage |
| quantité physique | caractéristique ou propriété d'un objet qui peut être mesurée ou calculée à partir d'autres mesures |
| physique | science qui s'intéresse à la description des interactions entre l'énergie, la matière, l'espace et le temps ; particulièrement intéressée par les mécanismes fondamentaux qui sous-tendent chaque phénomène |
| précision | le degré de concordance entre les mesures répétées |
| seconde | l'unité SI pour le temps, en abrégé |
| Unités SI | le système international d'unités que les scientifiques de la plupart des pays ont accepté d'utiliser ; comprend des unités telles que les mètres, les litres et les grammes |
| chiffres significatifs | utilisé pour exprimer la précision d'un outil de mesure utilisé pour mesurer une valeur |
| théorie | explication vérifiable des modèles naturels étayée par des preuves scientifiques et vérifiée à plusieurs reprises par divers groupes de chercheurs |
| incertitude | une mesure quantitative de la mesure dans laquelle les valeurs mesurées s'écartent les unes des autres |
| unités | normes utilisées pour exprimer et comparer les mesures |
Équations clés
| Incertitude en pourcentage | $$Pourcentage \ ; incertitude = \ frac {\ delta A} {A} \ fois 100 \ %$$ |
Résumé
1.1 La portée et l'échelle de la physique
- La physique consiste à essayer de trouver les lois simples qui décrivent tous les phénomènes naturels.
- La physique fonctionne sur une vaste gamme d'échelles de longueur, de masse et de temps. Les scientifiques utilisent le concept de l'ordre de grandeur d'un nombre pour suivre quels phénomènes se produisent à quelles échelles. Ils utilisent également des ordres de grandeur pour comparer les différentes échelles.
- Les scientifiques tentent de décrire le monde en formulant des modèles, des théories et des lois
1.2 Unités et normes
- Les systèmes d'unités sont construits à partir d'un petit nombre d'unités de base, qui sont définies par des mesures précises et précises de grandeurs de base choisies de manière conventionnelle. D'autres unités sont ensuite dérivées sous forme de combinaisons algébriques des unités de base.
- Deux systèmes d'unités couramment utilisés sont les unités anglaises et les unités SI. Tous les scientifiques et la plupart des autres personnes dans le monde utilisent le SI, alors que les non-scientifiques aux États-Unis ont toujours tendance à utiliser des unités anglaises.
- Les unités de base SI de longueur, de masse et de temps sont le mètre (m), le kilogramme (kg) et la seconde (s), respectivement.
- Les unités SI sont un système métrique d'unités, ce qui signifie que les valeurs peuvent être calculées par des facteurs de 10. Les préfixes métriques peuvent être utilisés avec les unités métriques pour adapter les unités de base à des tailles adaptées à presque toutes les applications.
1.3 Conversion d'unités
- Pour convertir une quantité d'une unité à une autre, multipliez par des facteurs de conversion de manière à annuler les unités dont vous souhaitez vous débarrasser et à introduire les unités que vous souhaitez obtenir.
- Faites attention aux surfaces et aux volumes. Les unités obéissent aux règles de l'algèbre. Par exemple, si une unité est au carré, nous avons besoin de deux facteurs pour l'annuler.
1.4 Analyse dimensionnelle
- La dimension d'une quantité physique est simplement l'expression des quantités de base dont elle est dérivée.
- Toutes les équations exprimant des lois ou des principes physiques doivent être dimensionnellement cohérentes. Ce fait peut être utilisé pour se souvenir des lois physiques, pour vérifier si les relations revendiquées entre des quantités physiques sont possibles, et même pour en déduire de nouvelles lois physiques.
1.5 Estimations et calculs de Fermi
- Une estimation est une estimation approximative de la valeur d'une quantité physique basée sur l'expérience antérieure et un raisonnement physique solide. Voici quelques stratégies qui peuvent vous aider à faire une estimation :
- Obtenez de grandes longueurs à partir de plus petites longueurs.
- Obtenez des surfaces et des volumes à partir de longueurs.
- Obtenez des masses à partir des volumes et des densités.
- Si tout échoue, reliez-le. Un « sig. fig. » convient.
- Posez-vous la question suivante : est-ce que cela a du sens ?
1.6 Chiffres significatifs
- La précision d'une valeur mesurée fait référence à la proximité d'une mesure par rapport à une valeur de référence acceptée. L'écart entre une mesure correspond à la différence entre le résultat de la mesure et cette valeur.
- La précision des valeurs mesurées fait référence au degré de concordance entre des mesures répétées. L'incertitude d'une mesure est une quantification de celle-ci.
- La précision d'un outil de mesure est liée à la taille de ses incréments de mesure. Plus l'incrément de mesure est faible, plus l'outil est précis.
- Les chiffres significatifs indiquent la précision d'un outil de mesure.
- Lors de la multiplication ou de la division des valeurs mesurées, la réponse finale ne peut contenir que le nombre de chiffres significatifs correspondant à la valeur la moins précise.
- Lorsque vous ajoutez ou soustrayez des valeurs mesurées, la réponse finale ne peut pas contenir plus de décimales que la valeur la moins précise.
1.7 Résolution de problèmes en physique
Les trois étapes du processus de résolution des problèmes de physique utilisées dans cette carte de texte sont les suivantes :
- Stratégie : Déterminez quels principes physiques sont impliqués et élaborez une stratégie pour les utiliser pour résoudre le problème.
- Solution : Effectuez les calculs nécessaires pour obtenir une solution numérique complète avec des unités.
- Importance : Vérifiez la solution pour vous assurer qu'elle est logique (unités correctes, magnitude et signe raisonnables) et évaluez sa signification.