Fiche de révision : Grandeurs et mouvements en physique

📋 Plan du Cours

1. Grandeurs physiques et unités SI
2. Préfixes et puissances de dix
3. Écriture scientifique et ordre grandeur
4. Conversion des unités
5. Chiffres significatifs et précision
6. Référentiels et trajectoires

📖 1. Grandeurs physiques et unités SI

🔑 Notions clés & Définitions

• Grandeur physique : Propriété qui peut être quantifiée par la mesure ou le calcul et dont les valeurs s’expriment par un nombre souvent accompagné d’une unité.

📝 Points essentiels

📌 La masse s’exprime en kilogrammes et la longueur en mètres, alors que la densité d’un matériau et l’indice de réfraction sont des grandeurs sans dimension.

• Les unités de base citées sont:
  • le mètre (m)
  • le kilogramme (kg)
  • la seconde (s)
  • l’ampère (A)

📖 2. Préfixes et puissances de dix

📝 Points essentiels

• Les préfixes des multiples correspondent à téra (T) $10^{12}$, giga (G) $10^9$, méga (M) $10^6$, kilo (k) $10^3$, hecto (h) $10^2$ et déca (da) $10^1$.

• Les préfixes des sous-multiples correspondent à pico (p) $10^{-12}$, nano (n) $10^{-9}$, micro (µ) $10^{-6}$, milli (m) $10^{-3}$, centi (c) $10^{-2}$ et déci (d) $10^{-1}$.

📖 3. Écriture scientifique et ordre grandeur

🔑 Notions clés & Définitions

• Écriture scientifique : Représentation d’un nombre sous la forme $a \times 10^n$, avec $1 \leq a < 10$ et n entier relatif.
• Ordre de grandeur : Puissance de 10 la plus proche d’un nombre.

★ À maîtriser

📌 Pour un nombre écrit $a \times 10^n$, l’ordre de grandeur vaut $10^n$ si a < 5 et $10^{n+1}$ si a ≥ 5.

Compléments

• En écriture scientifique, 0,00580 s’écrit $5{,}8 \times 10^{-3}$ et 384400 s’écrit $3{,}844 \times 10^5$.

• L’ordre de grandeur de $5{,}3 \times 10^4$ est $10^5$, celui de $1{,}7 \times 10^{-8}$ est $10^{-8}$ et celui de $9{,}4 \times 10^{-5}$ est $10^{-4}$.

💡 Astuce mémo

a < 5 conserve 10^n, tandis que a ≥ 5 mène à 10^(n+1).

📖 4. Conversion des unités

📝 Points essentiels

• La conversion d’une unité consiste à utiliser le préfixe correspondant à une puissance de 10 puis à exprimer le résultat dans l’unité demandée.

• Les conversions citées sont 0,0549 km = 54,9 m, 150 µs = $1{,}5 \times 10^{-4}$ s, 149 millions de km = $1{,}49 \times 10^{11}$ m et 0,78 millièmes de milliardièmes de mm = $7{,}8 \times 10^{-16}$ m.

📖 5. Chiffres significatifs et précision

🔑 Notions clés & Définitions

• Chiffres significatifs : Tous les chiffres certains d’une mesure ainsi qu’un seul chiffre incertain.

★ À maîtriser

• Plus une mesure comporte de chiffres significatifs, plus elle est précise.

• Les volumes V1 = 1,0 L et V2 = 1,000 L ont la même valeur numérique mais des précisions différentes : V1 possède 2 chiffres significatifs et V2 en possède 4.

• Les zéros placés à gauche ne comptent pas dans le nombre de chiffres significatifs : 0,015 kg comporte 2 chiffres significatifs, tandis que 2,00 g en comporte 3.

• Lorsqu’on multiplie ou divise des nombres, le résultat final doit avoir autant de chiffres significatifs que le nombre qui en possède le moins.

Compléments

• Dans m = 125,3 g, les trois premiers chiffres sont certains et le quatrième est incertain, donc la masse est mesurée avec 4 chiffres significatifs.

💡 Astuce mémo

1,0 L est moins précis que 1,000 L, même si les deux valent 1 L.

📖 6. Référentiels et trajectoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Référentiel : Objet par rapport auquel on étudie le mouvement d’un autre objet, la description du mouvement dépendant du référentiel choisi.
• Référentiel géocentrique : Référentiel mentionné pour l’étude d’un mouvement par rapport à la Terre.

★ À maîtriser

• La valve d’une roue de vélo décrit une cycloïde dans le référentiel terrestre et une trajectoire circulaire dans le référentiel du vélo.

• La balle a une trajectoire parabolique dans le référentiel terrestre et une trajectoire rectiligne dans le référentiel du vélo.

• Dans le référentiel héliocentrique, les trajectoires de Mars et de la Terre sont circulaires.

• Dans le référentiel héliocentrique, le mouvement de la Terre et celui de Mars par rapport au Soleil sont circulaires et uniformes.

Compléments

• La trajectoire du chat est une cycloïde dans le référentiel de la valve.

💡 Astuce mémo

Une même trajectoire peut être cycloïde, circulaire, parabolique ou rectiligne selon le référentiel.

📊 Tableaux de synthèse

Trajectoires selon le référentiel