Chapitre 1:De l'atome à la galaxie

Le métre est l'unité légale de longueur

**Préfixes du système international d'unités**
1000^m	10ⁿ	Préfixe	Symbole	Depuis	Échelle courte	Échelle longue	Nombre décimal
1000⁸	10²⁴	yotta	Y	1991	Septillion	Quadrillion	1 000 000 000 000 000 000 000 000
1000⁷	10²¹	zetta	Z	1991	Sextillion	Trilliard	1 000 000 000 000 000 000 000
1000⁶	10¹⁸	exa	E	1975	Quintillion	Trillion	1 000 000 000 000 000 000
1000⁵	10¹⁵	péta	P	1975	Quadrillion	Billiard	1 000 000 000 000 000
1000⁴	10¹²	téra	T	1960	Trillion	Billion	1 000 000 000 000
1000³	10⁹	giga	G	1960	Billion	Milliard	1 000 000 000
1000²	10⁶	méga	M	1960	Million		1 000 000
1000¹	10³	kilo	k	1795	Millier		1 000
1000^2/3	10²	hecto	h	1795	Cent		100
1000^1/3	10¹	déca	da	1795	Dix		10
1000⁰	10⁰	(aucun)	(aucun)	S/O	Unité		1
1000^-1/3	10^-1	déci	d	1795	Dixième		0,1
1000^-2/3	10^-2	centi	c	1795	Centième		0,01
1000^-1	10^-3	milli	m	1795	Millième		0,001
1000^-2	10^-6	micro	µ	1960	Millionnième		0,000 001
1000^-3	10^-9	nano	n	1960	Billionnième	Milliardième	0,000 000 001
1000^-4	10^-12	pico	p	1960	Trillionnième	Billionnième	0,000 000 000 001
1000^-5	10^-15	femto	f	1964	Quadrillionnième	Billiardième	0,000 000 000 000 001
1000^-6	10^-18	atto	a	1964	Quintillionnième	Trillionnième	0,000 000 000 000 000 001
1000^-7	10^-21	zepto	z	1991	Sextillionnième	Trilliardième	0,000 000 000 000 000 000 001
1000^-8	10^-24	yocto	y	1991	Septillionnième	Quadrillionnième	0,000 000 000 000 000 000 000 001

Unités	pc	al	ua	m
pc	1	3,26	206 265	3,09 ·10¹⁶
al	0,307	1	63 241	9,46 ·10¹⁵
ua	4,85 ·10^-6	1,58 ·10^-5	1	1,50 ·10¹¹
m	3,24 ·10^-17	1,06 ·10^-16	6,68 ·10 ^-12	1

al=année lumiére ua:unité astronomique pc:parsec=3.26 année lumiére

L'année lumiére est la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant une année


Facteur (m²)	Multiple	Valeur	Exemple
10^-70		2,61×10^-70 m²	la superficie de Planck, $frac{G hbar}{c^3}$
…
10^-30	1 femtomètre carré (fm²)
10^-28		10^-28 m²	1 barn, approximativement la superficie d'une section efficace du noyau atomique de l'uranium
10^-24	1 picomètre carré (pm²)
10^-20	1 ångström carré (Å²)
10^-18	1 nanomètre carré (nm²)
10^-12	1 micromètre carré (μm²)
…
10^-8		0,055 mm²	la taille d'un pixel sur un écran d'ordinateur standard
10^-7
10^-6	1 millimètre carré (mm²)	2 mm²	la surface d'une tête d'épingle
10^-5
10^-4	1 centimètre carré (cm²)	5 cm²	la taille d'un timbre postal standard
10^-3		48 cm²	la taille de la plus grande face d'un paquet de cigarettes
10^-2	1 décimètre carré (dm²)	0,060 m²	le format de papier à lettre américain (11 × 8½ pouces, taille "A")
		0,0625 m²	le format de papier international A4 (210 × 297 mm)
		0,093 m²	1 pied carré
10^-1		0,125 m²	le format de papier international A3 (297 × 420 mm)
		0,181 m²	la surface d'un ballon de basket-ball de diamètre 24 cm
		0,250 m²	le format de papier international A2 (420 × 594 mm)
		0,500 m²	le format de papier international A1 (594 × 841 mm)
10⁰	1 mètre carré = 1 centiare (ca)	1 m²	le format de papier international A0 (841 × 1 189 mm)
10⁰	1 mètre carré = 1 centiare (ca)	2-4 m²	la superficie d'un dessus de bureau
10¹		10-20 m²	Un espace de parking
10²	1 décamètre carré (dam²)	100 m²	une are (a)
10²	1 décamètre carré (dam²)	162 m²	taille d'un terrain de volley-ball (9 × 18 mètres)
10³		4 047 m²	1 acre
		5 400 m²	taille d'un terrain de football américain
		7 300 m²	taille d'un terrain de football
10⁴	1 hectomètre carré (hm²)	10 000 m²	1 hectare (ha)
10⁴	1 hectomètre carré (hm²)	55 000 m²	la base de la grande pyramide de Gizeh (5,5 ha)
10⁵		190 000 m²	les Jardins botaniques nationaux irlandais
10⁵		440 000 m²	la superficie du Vatican ou du cimetière du Père-Lachaise
10⁶	1 kilomètre carré (km²)	1,95 km²	la superficie de Monaco (pays classé 192^e par superficie)
		2,59 km²	1 mile carré
		2,9 km²	la superficie de la Cité de Londres (pas Londres)
10⁷		59 km²	l'île de Manhattan
10⁷		61 km²	la superficie de Saint-Marin
10⁸		105 km²	la superficie de Paris
		122 km²	la superficie de Walt Disney World Resort
		272 km²	la superficie de la cité de Taipei
		641 km²	la superficie de Toronto, au Canada
10⁹		1 092 km²	la superficie de Hong Kong
		1 290 km²	la superficie de Los Angeles, Californie, États-Unis
		2 187 km²	la superficie de Tokyo
		5 700 km²	la superficie de Bali
		8 028 km²	la superficie de Communauté autonome de Madrid, Espagne
10¹⁰		10 991 km²	la superficie de la Jamaïque
		68 870 km²	la superficie du Lac Victoria
		83 858 km²	la superficie de l'Autriche
10¹¹		103 000 km²	la superficie de l'Islande
		301 230 km²	la superficie de l'Italie
		504 782 km²	la superficie de l'Espagne
		780 580 km²	la superficie de la Turquie
10¹²	1 mégamètre carré (Mm²) = 1 million km²	1,00 Mm²	la superficie de l'Égypte (pays classé 29^e par superficie)
		7,69 Mm²	la superficie de l'Australie (pays classé 6^e par superficie)
		9 Mm²	l'extension la plus grande de l'empire romain
10¹³		10 Mm²	la superficie du Canada (en incluant l'eau)
		17 Mm²	la superficie de la Russie (pays classé 1^er par superficie)
		30,2 Mm²	la superficie de l'Afrique
		36 Mm²	l'extension la plus grande de l'empire britannique
		38 Mm²	la superficie de la Lune
		77 Mm²	la superficie de l'Océan Atlantique
10¹⁴		144 Mm²	la superficie de la surface de Mars
		149,8 Mm²	la superficie des terres émergées de la Terre
		179,7 Mm²	la superficie de l'Océan Pacifique
		360 Mm²	la superficie de l'eau sur Terre
		510 Mm²	la superficie de la surface de la Terre
10¹⁵		7 700 Mm²	la superficie de la surface de Neptune
10¹⁶		44 000 Mm²	la superficie de la surface de Saturne
10¹⁶		64 000 Mm²	la superficie de la surface de Jupiter
10¹⁷		4,6×10¹⁷ m²	superficie comprise par la révolution de la Lune autour de la Terre
10¹⁸	1 gigamètre carré (Gm²)	6,1×10¹⁸ m²	superficie de la surface du Soleil
10¹⁹
10²⁰
10²¹
10²²		1,1×10²² m²	superficie comprise par la révolution de Mercure autour du Soleil
		3,7×10²² m²	superficie comprise par la révolution de Vénus autour du Soleil
		7,1×10²² m²	superficie comprise par la révolution de la Terre autour du Soleil
10²³		1,6×10²³ m²	superficie comprise par la révolution de Mars autour du Soleil
10²³		2,81×10²³ m²	Superficie de la surface d'une sphère de Dyson avec un rayon d'1 UA
10²⁴	1 téramètre carré (Tm²)	1,9×10²⁴ m²	superficie comprise par la révolution de Jupiter autour du Soleil
10²⁴	1 téramètre carré (Tm²)	6,4×10²⁴ m²	superficie comprise par la révolution de Saturne autour du Soleil
10²⁵		2,6×10²⁵ m²	superficie comprise par la révolution de Uranus autour du Soleil
10²⁵		6,4×10²⁵ m²	superficie comprise par la révolution de Neptune autour du Soleil
10²⁶		1,1×10²⁶ m²	superficie comprise par la révolution de Pluton autour du Soleil
…
10⁴¹		7×10⁴¹ m²	Globalement, la superficie du disque de la Voie lactée, notre Galaxie

La relativité du mouvement

Le bus est en train de rouler lentement, Noir est assis dans le bus, Rose marche dans l'allé du bus pour rester a la hauteur de Marron qui est sur le bord de la route.

La question étudiée est : "X est t-il en mouvement par rapport à Y ?"
X étant Noir, Rose, Marron, le bus, la roue du bus et la route.
Y étant Noir, Rose, Marron, le bus, la route.
On notera I pour immobile et M pour en mouvement

	Noir	Rose	Marron	bus	roue	route
Noir	I	M	M	I	M	M
Rose	M	I	I	M	M	I
Marron	M	I	I	M	M	I
bus	I	M	M	I	M	M
route	M	I	I	M	M	I

1°) On peut déjà noté que Noir est immobile par rapport a Noir et ainsi de suite Rose immobile par rapport a Rose.

2°) Rose est immobile par rapport a Marron (et vice-versa) car Rose est toujours a la hauteur de Marron, la distance qui les sépare est la même, même explication pour les autres objets immobiles

3°) Rose est en mouvement par rapport a Noir car elle marche et Noir ne bouge pas, la distance qui les sépare grandit. C'est la même explication pour les autres objets en mouvement.

Tout cela dépend du référentiel, Marron est en mouvement par rapport a Noir mais est immobile par rapport a Rose.

Points essentiels

Pour étudier un mouvement :

Il faut définir le système considéré : un point, un objet, une partie d'un objet.
Choisir le référentiel (référentiel : objet de référence par rapport auquel on étudie le mouvement)

Exemples de référentiels :

Référentiel terrestre : l'objet de référence est le sol.
Référentiel géocentrique : l'objet de référence est la Terre dans sa globalité.
Référentiel héliocentrique : l'objet de référence est le soleil.

Un mouvement est défini par :

sa trajectoire
sa vitesse

Un objet est en mouvement si sa position change par rapport au référentiel considéré.

Trajectoire : Courbe décrite par un point d'un objet au cours de son mouvement.

Référentiel : Objet à partir duquel on étudie le mouvement.

Forces et principe d’inertie

Activité expérimentale

On pose une bille sur une plaque horizontale, puis on lui donne une impulsion afin de la faire rouler. Pour étudier son mouvement, on réalise une chronophotographie (décomposition du mouvement d’un objet à l’aide d’une série de photographies prises à intervalles de temps régulier).
Il s’écoule 0.1s entre chaque position du centre de la bille.
La distance entre les positions extrêmes est de 36cm.

Avant que l’on donne une impulsion a la bille, son centre (en rouge) est immobile.
On étudie ce mouvement dans le référentiel terrestre.
On peut observer que la trajectoire du centre de la bille est rectiligne et que sa vitesse est constante (les écarts entre les billes sont de même longueur).

Ce mouvement rectiligne uniforme ne pourrait pas durer éternellement car il y a des frottements mais si il n’y avait pas de frottements alors le mouvement serait éternel.

L’influence d’un aimant sur la trajectoire

On remarque que la trajectoire du centre de la bille a changé quand elle passe au dessus de l’aimant. La grandeur physique qui modélise l’action subie par la bille s’appelle force.

Points essentiels

Notion de force : grandeur physique qui modélise une action

Action de contact : Vecteur $\text{[math]}$ , réaction du support (exemple : une bille posé sur une table, la réaction du support sera la table qui empêchera la bille de tomber).
Quand le mobile (objet étudié) est accroché au fil, on n’appellera pas cela la réaction du support mais la tension du fil, Vecteur $\text{[math]}$

Action a distance : Vecteur $\text{[math]}$ (force magnétique), Vecteur $\text{[math]}$ : le poids (le vecteur est poids est toujours vertical).

Effet d’une force :

modifie la vitesse

déformation de l’objet

Caractérisation d’une force :

origine : le point d’application de la force

direction : celle de la force

sens : celui de la force

valeur : proportionnelle à la valeur de la force

La force s’exprime en N (Newton)

Poids (N) = masse (kg) × g (force de gravitation universelle en N kg^-1 soit 9.81)

Principe d’inertie (ou 1ere loi de Newton)

Tout corps persévère en son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si les forces qui s’exercent sur lui se compensent.
$\text{[math]}$

(la somme des forces se compensent)
En d’autres mots, si un corps ne bouge pas ou si il avance en ligne droite a une vitesse constante alors les forces se compensent.

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