La mécanique (Sciences & Techniques)

« physicien flamand Simon Stevin (1548 - 1620) énonçait des lois fondamentales : il montrait en particulier que la pression de l'eauqui s'exerce sur le fond d'un récipient rempli d'eau dépend uniquement de la hauteur de la colonne de liquide. Quelques années plus tard, le physicien italien Evangelista Torricelli (1608 - 1647) déclara que l'air possédait une masse nonnulle.

Ayant créé le baromètre en 1643, il mit en évidence la pression atmosphérique et introduisit la notion de vide, ce quicondamnait les croyances d'Aristote.

Le 13 décembre 1647, le mathématicien et physicien français Blaise Pascal (1623 - 1662)réalisa la fameuse expérience du puy de Dôme : il observa à deux altitudes différentes les niveaux distincts de deux colonnes demercure identiques, pour à son tour montrer l'existence de la pression atmosphérique. Blaise Pascal introduisit la loi qui porte aujourd'hui son nom : la force qui s'applique sur une partie quelconque d'un fluide aurepos est la même dans toutes les directions de l'espace.

Ainsi, dans un récipient ouvert, la surface libre d'un liquide au repos,lorsqu'il est uniquement soumis à la force (verticale) due à la pesanteur, est toujours horizontale.

Si le liquide subit d'autres forces,sa surface prend une forme qui dépend de ces forces. La cinématique La cinématique a pour objet l'étude du mouvement des objets indépendamment des forces qui le provoquent.

La vitessemoyenne d'un corps entre un instant t1 et un instant t2 est égale au rapport de la distance parcourue par le corps dans cetintervalle de temps sur la différence t2 - t1.

On définit la vitesse instantanée d'un corps par la variation de la distance parcourueen fonction du temps, cette valeur étant déterminée à un moment bien précis, contrairement à la vitesse moyenne.

Si la vitesse ducorps est constante, c'est-à-dire ne varie pas dans le temps, la vitesse instantanée est à tout instant égale à la vitesse moyenne.

Lavitesse est une grandeur vectorielle : la direction et le sens du vecteur sont ceux du mouvement, le vecteur étant toujours tangent àla trajectoire.

On dit qu'un mouvement est rectiligne et uniforme si le vecteur vitesse est constant. De la même façon, on définit l'accélération moyenne et l'accélération instantanée d'un système.

L'accélération d'un mobile est, pardéfinition, la variation de sa vitesse au cours du temps ; elle s'exprime en mètres par seconde carrée (m/s2).

L'accélération estégalement une grandeur vectorielle qui a deux composantes.

La composante tangente à la trajectoire, dite tangentielle, a pournorme aT = dv/dt, v étant la vitesse instantanée du mobile ; la composante perpendiculaire à la trajectoire, dite normale, a pourvaleur aN = v2/R, R étant le rayon de courbure de la trajectoire.

Ainsi, le vecteur accélération n'est pas toujours tangent à latrajectoire, contrairement au vecteur vitesse.

Un mouvement est accéléré si le produit scalaire des vecteurs vitesse et accélérationest positif ; il est décéléré dans le cas contraire.

Un mouvement est rectiligne uniformément varié si le vecteur accélération estconstant. La dynamique : les trois lois de Newton La dynamique moderne, apparue avec Galilée, définit précisément les notions de masse et de centre d'inertie. Dans les années 1670, s'intéressant aux causes du mouvement des corps, Isaac Newton (1642 - 1727) découvrit les trois loisfondamentales de la dynamique, interdépendantes.Dans la première, le principe d'inertie stipule que, si la somme vectorielle desforces s'appliquant à un système est nulle, cela signifie que ce système a un mouvement rectiligne uniforme (vecteur vitesseconstant) ou qu'il est immobile.

Cette loi était déjà connue de Galilée, qui avait observé que, lorsqu'un corps n'est soumis àaucune force, il reste dans le même état de repos ou de mouvement uniforme.

On dit alors que le système est pseudo-isolé. Selon la deuxième loi, l'accélération d'un corps est proportionnelle à la somme des forces qui lui sont appliquées.

Il s'agit duprincipe fondamental de la dynamique, valable dans un référentiel galiléen : la somme vectorielle des forces extérieures quis'exercent sur un corps est égale au produit du vecteur accélération du système par sa masse.

Les référentiels galiléens sont desréférentiels espace-temps dans lesquels la relation est vérifiée pour tout solide soumis à des forces qui provoquent une variationde sa quantité de mouvement.

En général, on choisit un repère terrestre quelconque comme référentiel galiléen.

Ces référentielsont un mouvement de translation rectiligne uniforme les uns par rapport aux autres.

Par la relation fondamentale de la dynamique,Newton fournit une définition précise de la force, qui est le produit de l'accélération par la masse du système Finalement, leprincipe d'inertie apparaît comme un cas particulier de la relation fondamentale de la dynamique. Dans sa troisième loi, Newton introduisit le principe d'après lequel un corps qui exerce une force sur un autre système subit unemême force de la part de ce système.

Ces deux forces, appelées action et réaction, sont de même intensité, de même direction etde sens opposé.

Newton appliqua d'abord ces trois lois générales au mouvement des planètes. L'hydrodynamique. »