|
L
0
|
L
1
|
L
2
|
L
3
|
L
4
|
L
5
|
T0
|
|
longueur
|
surface
|
volume
|
|
|
T-1
|
fréquence
|
vitesse
|
|
débit
|
|
|
T-2
|
(fréquence)²
|
accélération
|
|
|
|
|
T-3
|
|
|
|
|
|
|
T-4
|
|
|
|
|
|
|
T-5
|
|
|
|
|
|
|
Voici comment visualiser
sous forme de tableau les dimensions de quelques grandeurs mesurables
en physique
Dans la rangée supérieure nous trouvons les différentes
puissances de L soit L0, L1, L2 , L 3 , L4, L5, L6
Dans la colonne de gauche les puissances négatives de T soit T0,
T -1 , T -2 , T -3 , T -4 , T -5
- Une longueur ou
distance ( dimension L ) se trouve dans la case L1 T0
- Une surface (
dimension L² ) se trouve naturellement dans la case L2 T0
- Un volume ( dimension
L³ ) se trouve naturellement dans la case L3 T0
- Une vitesse (
dimension L / T ) se trouve dans la case L1 T - 1
- Une accélération
( dimension L / T ² ) se trouve dans la case L1 T - 2
- Une fréquence
( dimension 1 / T ) se trouve dans la case L0 T - 1
on aura aussi par
exemple :
Le carré de la fréquence ( dimension 1 / T ² ) se trouve
dans la case L0 T - 2
Le débit = volume par seconde ( dimension L³ / T ) se trouve
dans la case L3 T - 1
La masse
= L³ / T²
|
L
0
|
L
1
|
L
2
|
L
3
|
L
4
|
L
5
|
T0
|
|
longueur
|
surface
|
volume
|
|
|
T-1
|
fréquence
|
vitesse
|
|
débit
|
|
|
T-2
|
(fréquence)²
|
accélération
|
|
masse
|
|
|
T-3
|
|
|
|
|
|
|
T-4
|
|
|
|
|
|
|
T-5
|
|
|
|
|
|
|
,
Une masse unitaire m soumise dans l'espace à une accélération
de 9.81 m/sec ( dans une fusée par exemple ) subit la même
force F que celle que subit cette même masse m soumise
à l'attraction terrestre..
Ces deux forces sont de même nature ( en principe identiques, rien
ne pourrait les distinguer ), elles devraient donc avoir les mêmes
dimensions. Ici donc on considère donc que la masse dite "
inerte " et la masse dite " gravifique " ne sont qu'un
seul et même concept.
Ces deux forces s'expriment :
F
= ma et a comme dimensions M L / T ² (1)
F = K.m.Mt / Rt²
et a comme dimensions M² / L² (2)
En comparant les
dimensions de (1) avec (2)
on a M L / T ² = M² / L² soit
M = L³ / T ²
Dans (2) la constante de Newton K
est ici considérée comme une simple constante, sans dimensions.
La masse aura donc comme dimensions M = L³ / T²
( annexe 1 : manière intuitive
de montrer les dimensions de la masse )
On pourra donc dorénavant exprimer la masse en kg
ou en m³ / s² ( annexe
2)
Quelques
autres grandeurs mesurables
|
L
0
|
L
1
|
L
2
|
L
3
|
L
4
|
L
5
|
T0
|
constante
|
longueur
|
surface
|
volume
|
|
|
T-1
|
fréquence
|
vitesse
|
|
débit
|
|
|
T-2
|
(fréquence)²
densité
|
accélération
|
potentiel
|
masse
|
|
|
T-3
|
|
|
|
dureté
- viscosité
|
impulsion
|
action
|
T-4
|
|
|
pression
température
|
rigidité
|
force
|
énergie
- travail
|
T-5
|
|
|
|
|
|
puissance
|
Grandeurs importantes en physique
- La
quantité de mouvement ou impulsion ( masse . vitesse ) se trouve
dans la case L4 T -3
- La
force ( masse . accélération ) se trouve dans la case
L4 T -4
- Le travail ou
énergie ( force . déplacement ) se trouve dans la case
L5 T -4
- La
puissance ( énergie / temps ) se trouve dans la case L5 T -5
- Le potentiel (
énergie / masse ) ou (masse / distance ) se trouve dans la case
L2 T -2
On aura aussi par
exemple :
- La pression (
force / surface ) se trouve dans la case L2 T -4
- La rigidité
d'un ressort par exemple ( force / déplacement ) se trouve dans
la case L³ T -4
- Le carré
de la masse ( masse . masse ) se trouve dans la case L6 T -4
- Le carré
de la vitesse ( vitesse . vitesse ) se trouve dans la case L2 T -2
- Le carré
de la fréquence ( fréquence . fréquence) se trouve
dans la case L0 T -2
- L'action ( énergie
. temps) se trouve dans la case L5 T -3
Densité :
La densité
D est définie comme masse / volume : L3 T -2 / L3 =
D = 1 / T² soit
D x T² = constante
Soit la " densité . T ² = N = constante " ce qui
pourrait expliquer que dans un système où la densité
de masse est très faible on aura tendance à avoir des phénomènes
qui ont des périodes très grandes et vice versa .
Par exemple une galaxie ( densité moyenne de masse excessivement
faible ) aura une période de rotation très grande, de même
dans un noyau atomique ou une région super dense ( densité
de masse très grande ) aura des phénomènes périodiques
très rapides ( fréquences très élevée
).
Si on prend comme densité D la densité moyenne d'une
sphère de rayon Terre-Soleil contenant la masse du Soleil, et comme
valeur de N = 3 pi
/ K = 1,413
10^11 ( K = constante de Newton ) T² aura comme valeur le carré
de la période de révolution de la Terre autours du Soleil
soit 9,97 10 ^14 secondes ( T = 31,575,000 secondes soit encore 365,25
jours )
Cas de la terre en
orbite autour du soleil nous aurons :
- Densité
. T ² = N = 3 pi
/ K
- T ² = ( 3
pi
/ K ) /
D
avec
- D = Masse du Soleil/
{ 4/3 pi
( Rayon
Terre -Soleil )³ } = 1,4115 9 . 10 ^-4
kg / m³
- 1 / D = ( 7,068
10 ^3 ) m³ / kg
- T ² = N /
D = ( 1,413 10 ^11 ) . ( 7,068 10 ^3 ) = 9,97 10 ^14
- T = ( 9,97 10^14
) ^1/2 = 31,57 10 ^6 sec = 365,25 jours ( T = période de révolution
de la terre autour du soleil )
Aussi on pourra remarquer que pour une vitesse relativiste ( par exemple
0.866 c ) la densité d'un objet augmente ( son volume diminue de
moitié et sa masse double ) et le temps observé s'écoulera
2 fois plus lentement . Nous auront donc densité x T²
= constante
Quelques relations fondamentales en Physique
M.a = F ( L3 T -2
)( L1 T -2 ) = ( L4 T -4 )
=> Masse . accélération = Force
M.v = p ( L3 T -2
)( L1 T -1 ) = ( L4 T -3 ) =>
Masse . vitesse = Impulsion ( moment )
M.v² = E ( L3 T -2 )( L2
T -2 ) = ( L5 T -4 ) =>
Masse . (vitesse)² = Energie
M/R² = a ( L3 T -2 )( L-2 )
= ( L1 T -2 )
=> Masse / (distance)² = accélération
( g = Mt / R² )
M²/R = E ( L3 T -2 )² (L-1)
= ( L5 T -4 ) =>
(Masse)² / (distance) = Energie
M²/R² = F ( L3 T -2 )² (L-2) =
( L4 T -4 ) =>
(Masse)² / (distance)² = Force
F.L = E (
L4 T -4 )( L ) = ( L5 T -4 ) =>
Force . distance = Énergie ( travail )
F / L = k ( L4 T -4 )(
L-1 ) = ( L3 T -4 )
=> Force / distance = Rigidité
( d'un ressort par exemple )
k / M = T -2 ( L3 T -4 )( L-3 T 2 ) = ( L0 T -2 )
=> Rigidité / Masse = Carré de
la fréquence
F . v = W ( L4 T -4 )( L1 T
-1 ) = ( L5 T -5 ) =>
Force . vitesse = Puissance
p / T = F ( L4 T -3 )( L0 T
-1 ) = ( L4 T -4 )
=> Impulsion / Temps = Force
|