Mendeleev · Physique

Outils de physique

Choisissez une grandeur, renseignez celles que vous connaissez et voyez immédiatement la formule, les unités et le raisonnement. Les notations françaises sont adaptées quand l’usage diffère de l’anglais.

59 outils · mécanique · fluides · électricité · ondes · thermique · physique moderne · espace

Mécanique

Mouvement, forces, oscillations et énergie

E_c = ½mv²Calcul de l’énergie cinétiqueCalculez l’énergie cinétique à partir de la masse et de la vitesse, ou retrouvez la masse ou la vitesse. Les conversions d’unités sont automatiques.E_pp = mghÉnergie potentielle de pesanteurCalculez l’énergie potentielle de pesanteur près de la Terre à partir de la masse, de l’intensité de la pesanteur et de la hauteur.v = d / ΔtDistance, vitesse et duréeCalculez la vitesse, la distance ou la durée du trajet à partir des deux autres grandeurs, avec conversion des unités usuelles.a = (v_f − v_i) / ΔtCalcul de l’accélérationCalculez l’accélération moyenne à partir des vitesses initiale et finale et de la durée, ou retrouvez l’une de ces grandeurs.ΣF = maDeuxième loi de Newton : force, masse, accélérationUtilisez F = ma pour calculer la résultante des forces, la masse ou l’accélération dans une situation à une dimension.P = mgCalcul du poidsCalculez le poids à partir de la masse et de l’intensité de la pesanteur, ou retrouvez la masse ou g.p = mvCalcul de la quantité de mouvementCalculez la quantité de mouvement à partir de la masse et de la vitesse, ou retrouvez la masse ou la vitesse.W = Fd cos θTravail d’une forceCalculez le travail d’une force à partir de la valeur de la force, du déplacement et de l’angle entre les deux.P = W / ΔtPuissance mécaniqueCalculez la puissance moyenne à partir du travail ou de l’énergie transférée et de la durée.F = k·ΔℓCalculateur de la loi de HookeCalculez la force, la raideur ou l’allongement d’un ressort dans son domaine élastique.E = ½k(Δℓ)²Énergie potentielle élastiqueUn ressort déformé stocke de l’énergie potentielle élastique. Comme l’allongement est au carré, doubler la déformation multiplie l’énergie stockée par quatre.T = 2π√(ℓ/g)Période d’un pendule simpleLa période d’un pendule simple dépend de sa longueur et de la pesanteur, pas de la masse de la boule.T = 2π√(m/k)Période d’un oscillateur masse-ressortPour un oscillateur masse-ressort idéal, la période augmente avec la masse et diminue lorsque le ressort est plus raide.a_c = v²/rAccélération centripèteMême à vitesse constante, un mouvement circulaire est accéléré car la direction du vecteur vitesse change en permanence.F_c = mv²/rForce centripèteLa force centripète est la résultante des forces dirigée vers le centre qui maintient un objet sur une trajectoire circulaire.ω = 2πfVitesse angulaire et fréquenceLa vitesse angulaire indique la rapidité avec laquelle l’angle évolue. Un tour complet correspond à 2π radians.v = ωrVitesse tangentielleLa vitesse tangentielle relie la rotation au mouvement linéaire d’un point situé à une certaine distance de l’axe.J = FΔtImpulsion, force et duréeL’impulsion mesure l’effet d’une force pendant une durée ; elle est égale à la variation de la quantité de mouvement.η = E_utile/E_reçueRendement énergétiqueLe rendement compare l’énergie utile obtenue à l’énergie reçue par le système.

Fluides

Pression, poussée et écoulements

p = F / SPression, force et surfaceCalculez la pression, la force ou la surface de contact avec p = F/S.ρ = m / VMasse volumique, masse et volumeCalculez la masse volumique, la masse ou le volume avec conversion automatique des unités usuelles du SI et du laboratoire.Δp = ρghPression hydrostatiqueDans un fluide au repos, la pression augmente avec la profondeur sous l’effet du poids du fluide situé au-dessus.F_A = ρgVPoussée d’ArchimèdeUn objet immergé subit une force verticale vers le haut égale au poids du fluide déplacé.Q_v = V/ΔtDébit volumiqueLe débit volumique indique quel volume de fluide traverse une section par unité de temps.S₁v₁ = S₂v₂Équation de continuitéPour un écoulement permanent incompressible, le même débit volumique traverse chaque section d’une conduite.F₁/S₁ = F₂/S₂Presse hydrauliqueDans un système hydraulique idéal, la pression se transmet dans le fluide ; une plus grande surface de piston permet d’obtenir une force plus élevée.

Électricité

Charges, condensateurs et circuits

U = RICalculateur de la loi d’OhmCalculez la tension, l’intensité ou la résistance d’un conducteur ohmique.P = UICalcul de la puissance électriqueCalculez la puissance électrique, la tension ou l’intensité en courant continu ou pour un dipôle purement résistif.E = PΔtÉnergie électrique, puissance et duréeCalculez l’énergie électrique, la puissance moyenne ou la durée de fonctionnement, en joules ou en wattheures.Q = IΔtCharge électrique, intensité et duréeCalculez la charge électrique transférée à partir de l’intensité et de la durée, ou retrouvez l’une de ces grandeurs.R_série = ΣR · 1/R_parallèle = Σ(1/R)Résistances en série ou en parallèleCalculez la résistance équivalente de plusieurs résistances montées en série ou en parallèle.F = k|q₁q₂|/r²Loi de CoulombDeux charges ponctuelles exercent une force électrostatique dont la valeur est proportionnelle aux deux charges et décroît comme le carré de leur distance.E = k|Q|/r²Champ électrique d’une charge ponctuelleLe champ électrique créé par une charge ponctuelle isolée décroît comme l’inverse du carré de la distance.V = kQ/rPotentiel électrique d’une charge ponctuelleLe potentiel électrique créé par une charge ponctuelle varie comme l’inverse de la distance et conserve le signe de la charge source.C = Q/UCapacité, charge et tensionLa capacité indique quelle quantité de charge électrique un condensateur stocke par volt entre ses bornes.E = ½CU²Énergie stockée dans un condensateurUn condensateur chargé stocke de l’énergie dans son champ électrique. Cette énergie augmente avec la capacité et avec le carré de la tension.C_eq : parallèle ΣC ; série 1/Σ(1/C)Condensateurs en série et en parallèleLa capacité équivalente dépend du montage : les capacités s’additionnent en parallèle, tandis que leurs inverses s’additionnent en série.τ = RCConstante de temps RCLa constante de temps τ fixe l’échelle de temps caractéristique de la charge et de la décharge d’un circuit RC.U₂/U₁ = N₂/N₁Transformateur idéalPour un transformateur idéal, le rapport des tensions est égal au rapport du nombre de spires. Plus de spires au secondaire augmente la tension ; moins de spires la diminue.

Ondes et optique

Son, réfraction et grandeurs optiques

v = λfLongueur d’onde, fréquence et vitesse de propagationCalculez la longueur d’onde, la fréquence ou la vitesse de propagation avec v = λf.f = 1 / TFréquence et périodePassez de la fréquence à la période, ou de la période à la fréquence, avec f = 1/T.n = c / vCalcul de l’indice de réfractionCalculez l’indice de réfraction à partir de la vitesse de la lumière dans le vide et de sa vitesse dans un milieu, ou retrouvez cette vitesse.n₁ sin i = n₂ sin rCalculateur de la loi de Snell-DescartesLa loi de Snell-Descartes relie la direction d’un rayon lumineux avant et après le passage entre deux milieux transparents.sin i_c = n₂/n₁Angle critique de réflexion totaleLa réflexion totale devient possible lorsque la lumière passe d’un milieu d’indice plus élevé vers un milieu d’indice plus faible. L’angle critique est l’incidence pour laquelle le rayon réfracté atteindrait 90°.C = 1/f′Vergence et distance focaleLa vergence est l’inverse de la distance focale exprimée en mètres. Une distance focale plus courte correspond à une vergence de plus grande valeur absolue.L = 10 log₁₀(I/I₀)Niveau sonore et intensitéL’échelle des décibels est logarithmique : une augmentation de 10 dB correspond à une intensité sonore multipliée par dix.

Thermique

Échauffement, changements d’état et dilatation

Q = mcΔTÉnergie thermique échangée : Q = mcΔTCalculez l’énergie thermique échangée lors d’une variation de température sans changement d’état.ΔL = αL₀ΔTDilatation thermique linéaireUn solide se dilate généralement lorsque sa température augmente. Sur un intervalle de température modéré, la variation de longueur est approximativement proportionnelle à la longueur initiale et à la variation de température.Q = mLChaleur latente et changement d’étatLors d’un changement d’état idéal à température constante, de l’énergie peut être absorbée ou libérée sans variation de température.λ_maxT = bLoi de WienPour un corps noir idéal, la longueur d’onde du maximum d’émission se déplace vers les courtes longueurs d’onde lorsque la température augmente.

Physique moderne

Photons, ondes de matière et radioactivité

E = hc/λÉnergie d’un photonL’énergie d’un photon est proportionnelle à sa fréquence et inversement proportionnelle à sa longueur d’onde.λ = h/pLongueur d’onde de de BroglieLa matière possède aussi des propriétés ondulatoires : à une particule de quantité de mouvement p est associée une longueur d’onde de de Broglie λ.N = N₀·2^(−t/t½)Décroissance radioactiveLa décroissance radioactive divise par deux le nombre de noyaux non désintégrés à chaque demi-vie.t½ = t·ln2 / ln(N₀/N)Calcul de la demi-vieSi l’on connaît la quantité de noyaux radioactifs restant après une certaine durée, on peut retrouver la demi-vie à partir de la loi de décroissance exponentielle.E = mc²Équivalence masse-énergieUne masse correspond à une énergie de repos considérable car la vitesse de la lumière intervient au carré.

Gravitation et espace

Gravitation, orbites et vitesse de libération

F = Gm₁m₂/r²Gravitation universelleLa loi de la gravitation universelle de Newton donne la valeur de l’attraction entre deux masses ponctuelles, ou entre des astres sphériques considérés depuis leur centre.v = √(GM/r)Vitesse orbitale circulairePour une orbite circulaire autour d’un astre beaucoup plus massif, la gravitation fournit exactement l’accélération centripète nécessaire.v_lib = √(2GM/r)Vitesse de libérationLa vitesse de libération est la vitesse initiale minimale qui, dans le modèle idéal à deux corps, permet d’atteindre une distance infinie avec une vitesse finale nulle.T = 2π√(r³/GM)Période orbitale circulaireLa période d’une orbite circulaire découle directement de la gravitation et du mouvement circulaire.