Ce document constitue un support pédagogique essentiel pour les travaux pratiques des modules de physique (Mécanique 1, Thermodynamique) destinés aux étudiants universitaires de la Faculté des Sciences Ain Chock. Il vise à préparer les étudiants aux manipulations de laboratoire et à consolider leurs connaissances fondamentales en physique expérimentale.
Il couvre les notions suivantes :
- Les mesures de grandeurs physiques, l'analyse dimensionnelle et le Système International d'Unités.
- Le procédé de mesure, les types d'erreurs et les caractéristiques des appareils.
- Les manipulations spécifiques telles que la calorimétrie et le pendule simple.
Tp calorimétrie pendule simple s1 - Télécharger pdf
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Avant de vous présenter aux travaux pratiques, il est conseillé de lire attentivement le polycopié, de relever les points intéressants et, éventuellement, d'effectuer une petite recherche à la bibliothèque pour élargir vos connaissances sur le sujet. Le jour J, n'oubliez pas de vous munir du matériel nécessaire au bon déroulement de votre TP, à savoir des feuilles de brouillon, des papiers millimétrés, des stylos, un crayon, une gomme, une calculatrice scientifique, etc.
Les discussions pendant la séance de TP ne sont pas tolérées et les sorties sont interdites. La présence est obligatoire et si vous enregistrez plus de deux absences non justifiées, vous serez privés de passer vos examens. Le matériel que nous mettons à votre disposition est cher et surtout fragile, manipulez-le avec attention. Lorsque vous manipulez du matériel électrique, commencez par faire le montage sans alimentation et faites-le vérifier par votre enseignant avant de procéder aux mesures (même si vous êtes sûr de vous).
La séance de TP dure 3 heures, pour cela, il faut vous habituer à gérer votre temps pour pouvoir faire le montage, remplir les tableaux, tracer les courbes avec leurs rectangles d'incertitudes, donner les résultats avec leurs incertitudes et une conclusion sur les résultats obtenus et sur la manipulation en général. Le compte rendu est à remettre obligatoirement à la fin de chaque séance à l'enseignant qui a assuré le TP avec vous. N'oubliez pas de ranger votre poste dans le cas de la manipulation du ressort.
Les 4 manipulations du TP sont réparties dans les trois salles à raison de huit tables de TP par salle. Vous effectuerez donc une permutation circulaire dans la même salle pour effectuer les 4 travaux pratiques.
Sommaire des Manipulations
- Mesures de grandeurs physiques
- Les appareils de mesure
- Notions d'erreurs
- Manipulations :
- Calorimétrie 1 : Mesure de L
- Calcul de g en utilisant un pendule simple
Mesures de Grandeurs Physiques
Ce chapitre est consacré à l'aspect théorique de la mesure. À chaque mesure, le résultat est lié à la nature de l'élément mesuré, aux conditions de mesure et à l'unité choisie pour exprimer cette mesure.
Définitions des Grandeurs Physiques
Pour comparer deux événements, il faut qu'ils soient de même nature. Si l'on veut comparer deux mesures, il faut qu'il en soit de même. En fait, lorsque l'on exécute une mesure, on affecte une valeur numérique à une entité physique dont on a choisi une des propriétés comme unité.
Une grandeur physique est caractérisée par :
- La nature de l'élément mesuré
- Sa valeur numérique
- L'unité choisie
Si on exprime une grandeur physique G par l'équation suivante : G = g [G], où G symbolise la grandeur physique, g symbolise la valeur numérique et [G] symbolise l'unité. Une grandeur physique peut être exprimée par plusieurs unités, ses caractéristiques ne sont pas pour autant modifiées. Il suffit pour s'en convaincre de se rapporter aux mesures de longueur. On peut dire qu'une table mesure un mètre de long, elle mesure également 100 cm. De la même façon, on peut dire qu'un volume d'eau pèse une tonne, ou mesure 1 m³; on n'a pas modifié la nature de l'élément mesuré, on a simplement changé l'unité.
Analyse Dimensionnelle
L'analyse dimensionnelle est une méthode très efficace pour lever un bon nombre d'incertitudes lors de calculs ou de mesures. On reprend la formule exprimant la grandeur physique : G = g [G].
Si cette fonction dépend de deux autres grandeurs, A = a [A] et B = b [B], et si G est de la forme A/B, on peut donc établir : G = a [A] / b[B] = (a/b) [A]/ [B]. Et poser : g = a/b. Les grandeurs physiques A et B peuvent être exprimées avec d'autres unités. Dans ce cas, il faut écrire A et B sous la forme suivante : A=a'[A'] et B = b' [B']. G, la grandeur physique, reste inchangée. De ce fait, on peut écrire : G = g' [G'], avec g' = a'/b'.
Le fait d'écrire ces liens mathématiques entre les unités et leurs subdivisions nous permet d'aborder l'analyse dimensionnelle. Cela signifie : vérifier la cohérence d'une expression en regardant si les unités mises en œuvre sont de même nature.
Exemple : Dans un problème, vous devez calculer une surface. Après un long calcul, vous obtenez la formule suivante : S = T ⋅ A ⋅ B où T est un temps, il s'exprime en seconde (s), A une longueur, elle s'exprime en mètre (m), B une largeur, elle s'exprime en mètre (m). S étant une surface, elle s'exprime en m². Pourtant, si on en juge d'après la formule, cette surface aurait pour unité [s⋅m²], soit des secondes multipliées par des mètres carrés. Résultat faux ! L'exemple est simple, mais illustre bien l'intérêt de l'analyse dimensionnelle. Elle permet de vérifier la cohérence des résultats. Cette méthode ne permet pas de savoir si l'application numérique est juste !
Dans certains cas, l'analyse dimensionnelle des formules conduit à trouver des résultats sans dimension, c'est-à-dire que toutes les unités se compensent les unes par rapport aux autres.
Les cinq unités et symboles dimensionnels utilisés dans l'analyse dimensionnelle sont :
- La longueur : L (mètre, m)
- La masse : M (kilogramme, kg)
- Le temps : T (seconde, s)
- L'intensité : I (Ampère, A)
- La température : Θ (Kelvin, K)
Exemple : l'accélération, c'est une distance divisée par un temps au carré, cela s'exprime d'un point de vue dimensionnel par : L/T² et d'un point de vue unité par : [m/s²]. L'équation aux dimensions représente un lien entre les unités et n'affecte pas obligatoirement une unité à une grandeur physique. Cela détermine la manière du changement d'unité mais pas sa nature.
Rappels Théoriques : Le Pendule Simple
Définition du Pendule Simple
Le système est constitué d'un fil inextensible, de longueur l, de masse négligeable, au bout duquel est attachée une sphère S de faible diamètre et de grande densité. La sphère est assimilée à un point matériel, l'autre extrémité du fil est fixée au point O.
Étude du Mouvement
Le pendule simple, écarté de sa position d'équilibre verticale (θ = 0) d'un angle θ et abandonné à lui-même, se met à osciller autour de cette position d'équilibre. À chaque instant, la position de S est repérée par ses coordonnées polaires (l, θ). Le mouvement a lieu dans un plan, où t et n sont deux vecteurs unitaires de la base de Frenet (t vecteur unitaire tangent à la trajectoire, n vecteur unitaire normal à t dirigé vers le centre O).
Le principe fondamental de la dynamique appliqué au point matériel S s'écrit : forces = masse × accélération. Pour des oscillations de faible amplitude (θ < 15°), on peut faire l'approximation sin(θ) ≈ θ. L'équation différentielle du mouvement devient alors celle d'un oscillateur harmonique simple.
Dans le cas des oscillations de faibles amplitudes, la période T est : T = 2π√(l/g), où l est la longueur du pendule et g est l'accélération de la pesanteur.
Dans un premier temps, nous allons examiner la validité de cette approximation dans les limites de précision de nos appareils de mesures, ensuite nous allons déterminer g graphiquement en utilisant cette formule. Enfin, nous verrons avec quelle précision nous pourrons calculer la longueur l d'un pendule simple en mesurant sa période.
Le Système International d'Unités (SI)
Lors de la onzième Conférence Internationale des Poids et Mesures, le référentiel des mesures fut défini par : l'unité de base, les unités dérivées et les unités complémentaires, de façon à obtenir un ensemble cohérent. Les unités dérivées sont obtenues par multiplication ou division des unités de base, sans autre facteur que 1.
Exemple : une pression est exprimée par 1 N·m² ou 1 kg·m²·s² (il devrait être 1 N/m² ou 1 kg·m−¹·s−²). On cherche à rendre le système international indépendant de l'endroit où se trouve la mesure. Le kilogramme n'a pas d'unité dérivée car on n'a pas trouvé une loi physique qui permette de le remplacer avec exactitude.
Unités de Base du SI
Il y a une différence entre la définition des unités et l'utilisation courante que l'on en fait. Une mesure domestique s'effectue généralement au millième de l'unité de base : millimètre (mm), millilitre (ml), milliseconde (ms). Une mesure industrielle a une précision de l'ordre du micron : micromètre (µm), microampère (µA), microseconde (µs).
Dans les laboratoires, et dans la recherche en général, dans le domaine de l'infiniment petit comme celui de l'infiniment grand, les précisions exigées sont beaucoup plus importantes. De ce fait, la définition des unités doit être très précise et indépendante.
- Définition de la seconde : La seconde exprime la notion de temps ; c'est une durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre deux niveaux hyperfins de l'état fondamental du césium 133. Ce type de mesure est possible et nécessaire grâce à l'horloge atomique qui permet des mesures avec une incertitude de l'ordre de 10⁻¹³.
- Définition du mètre : Le mètre exprime la notion de longueur. Jusqu'en 1960, la référence du mètre était une règle de platine conservée à température constante. C'était l'étalon. Depuis, la définition du mètre est donnée par la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299 792 458ème de seconde. La vitesse de la lumière étant donnée par : c = 299 792 458 [m/s]. On cherche à lier les unités à l'atome car, lorsque l'étalon est lié à l'atome, sa définition est vraie en tous points du globe.
- Définition du kilogramme : Le kilogramme exprime une notion de masse, il n'est pas rattaché à une unité atomique. Il est représenté par un étalon unique déposé au Pavillon de Breteuil. Pour générer des étalons secondaires, on utilise des balances qui comparent 1 kg à 1 µg près.
- Définition de l'Ampère : L'Ampère exprime une notion d'intensité de courant électrique. Sa définition est très théorique. Un Ampère, c'est en fait le courant qui circulerait dans deux conducteurs rectilignes infiniment longs et séparés d'un mètre dans le vide et qui produirait une force de 2 × 10⁻&sup7; N. On fixe la permittivité du vide à : µ₀ = 4π × 10⁻&sup7; H/m, exact par définition.
- Définition du Kelvin : Le Kelvin exprime une notion de température. Il est égal à 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau. Pour des raisons historiques, on utilise le degré Celsius. Rappel : le point triple de l'eau est atteint lorsque l'eau est mise sous forme gazeuse, liquide et solide. Le point triple de l'eau est 0,01 °C. T[°C] = T[K] - 273,15.
- Définition du Candela : Le Candela exprime une notion d'intensité lumineuse. C'est l'intensité lumineuse dans une direction donnée d'un rayonnement monochromatique de fréquence N = 540 × 10¹² Hz (ou 540 THz) et dont l'intensité énergétique est : 1/683 watt par stéradian.
- Définition de la mole : La mole exprime une notion de quantité de matière, contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 12 grammes de carbone 12 (¹²C).
Unités Supplémentaires du SI
- L'angle plan : le radian (rad)
- L'angle solide : le stéradian (sr)
Tableaux des Unités du Système International (S.I)
Unités de base
| Grandeur | Nom | Symbole |
|---|---|---|
| Longueur | Mètre | m |
| Masse | Kilogramme | kg |
| Temps | Seconde | s |
| Intensité de courant électrique | Ampère | A |
| Température thermodynamique | Kelvin | K |
| Intensité lumineuse | Candela | Cd |
| Quantité de matière | Mole | mol |
Unités SI dérivées ayant des noms spéciaux
| Grandeur | Nom | Symbole | Expression en d'autres unités SI | Expression en unités SI de base |
|---|---|---|---|---|
| Fréquence | Hertz | Hz | s−¹ | |
| Force | Newton | N | m·kg·s−² | |
| Pression | Pascal | Pa | N/m² | m−¹·kg·s−² |
| Énergie, travail, quantité de chaleur | Joule | J | N·m | m²·kg·s−² |
| Puissance, flux énergétique | Watt | W | J/s | m²·kg·s−³ |
| Quantité d'électricité, charge électrique | Coulomb | C | s·A | |
| Tension électrique, potentiel électrique | Volt | V | W/A | m²·kg·s−³·A−¹ |
| Capacité électrique | Farad | F | C/V | m−²·kg−¹·s&sup4;·A² |
| Résistance électrique | Ohm | Ω | V/A | m²·kg·s−³·A−² |
| Conductance | Siemens | S | A/V | m−²·kg−¹·s³·A² |
| Flux d'induction magnétique | Weber | Wb | V·s | m²·kg·s−²·A−¹ |
| Induction magnétique | Tesla | T | Wb/m² | kg·s−²·A−¹ |
| Inductance | Henry | H | Wb/A | m²·kg·s−²·A−² |
| Flux lumineux | Lumen | Lm | cd·sr | |
| Éclairement lumineux | Lux | lx | Lm/m² | m−²·cd·sr |
Préfixes SI
| Facteur | Préfixe | Symbole | Facteur | Préfixe | Symbole |
|---|---|---|---|---|---|
| 10¹&sup8; | Exa | E | 10−¹ | Déci | d |
| 10¹&sup5; | Péta | P | 10−² | Centi | c |
| 10¹² | Téra | T | 10−³ | Milli | m |
| 10&sup9; | Giga | G | 10−&sup6; | Micro | µ |
| 10&sup6; | Méga | M | 10−&sup9; | Nano | n |
| 10³ | Kilo | k | 10−¹² | Pico | p |
| 10² | Hecto | h | 10−¹&sup5; | Femto | f |
| 10¹ | Déca | da | 10−¹&sup8; | Atto | a |
Unités en usage avec le système international non-SI
| Grandeur | Nom | Symbole | Valeur en unité SI |
|---|---|---|---|
| Temps | Minute | min | 1 min = 60 s |
| Heure | h | 1 h = 60 min = 3600 s | |
| Jour | d | 1 d = 24 h = 86400 s | |
| Angle plan | Degré | ° | 1° = (π/180) rad |
| Minute | ' | 1' = (1/60)° = (π/10800) rad | |
| Seconde | '' | 1'' = (1/60)' = (π/648000) rad | |
| Volume | Litre | L | 1 L = 1 dm³ = 10−³ m³ |
| Masse | Tonne | t | 1 t = 10³ kg = 1 Mg |
Exemples d'unités SI dérivées (Mécanique, Électricité, Thermodynamique, Radiométrie, Photométrie)
| Grandeur | Nom | Symbole | Expression en unités SI de base |
|---|---|---|---|
| Mécanique | |||
| Superficie | Mètre carré | m² | m² |
| Volume | Mètre cube | m³ | m³ |
| Vitesse | Mètre par seconde | m/s | m·s−¹ |
| Vitesse angulaire | Radian par seconde | rad/s | s−¹ |
| Accélération | Mètre par seconde carré | m/s² | m·s−² |
| Accélération angulaire | Radian par seconde carré | rad/s² | s−² |
| Masse volumique | Kilogramme par mètre cube | kg/m³ | kg·m−³ |
| Moment d'une force | Mètre Newton | N·m | m²·kg·s−² |
| Électricité | |||
| Densité de courant | Ampère par mètre carré | A/m² | A·m−² |
| Champ magnétique | Ampère par mètre | A/m | A·m−¹ |
| Champ électrique | Volt par mètre | V/m | m·kg·s−³·A−¹ |
| Charge volumique | Coulomb par mètre cube | C/m³ | s·A·m−³ |
| Permittivité | Farad par mètre | F/m | m−³·kg−¹·s&sup4;·A² |
| Perméabilité | Henry par mètre | H/m | m·kg·s−²·A−² |
| Thermodynamique, Chimie | |||
| Volume molaire | Mètre cube par mole | m³/mol | m³·mol−¹ |
| Masse molaire | Kilogramme par mole | kg/mol | kg·mol−¹ |
| Concentration molaire | Mole par mètre cube | mol/m³ | mol·m−³ |
| Capacité thermique, entropie | Joule par Kelvin | J/K | m²·kg·s−²·K−¹ |
| Chaleur massique, entropie massique | Joule par kilogramme Kelvin | J/(kg·K) | m²·s−²·K−¹ |
| Énergie massique | Joule par kilogramme | J/kg | m²·s−² |
| Conductivité thermique | Watt par mètre Kelvin | W/(m·K) | m·kg·s−³·K−¹ |
| Énergie volumique | Joule par mètre cube | J/m³ | m−¹·kg·s−² |
| Radiométrie, Photométrie | |||
| Luminance | Candela par mètre carré | Cd/m² | cd·m−² |
| Intensité énergétique | Watt par stéradian | W/sr | m²·kg·s−³·sr−¹ |
| Luminance énergétique | Watt par mètre carré stéradian | W/(m²·sr) | kg·s−³·sr−¹ |
| Éclairement énergétique | Watt par mètre carré | W/m² | kg·s−³ |
Le Procédé de Mesure
Principe de la Mesure
Les états physiques ne sont pas directement accessibles à la mesure. On utilise parfois des effets secondaires : échauffement d'une résistance, l'effet magnétique dans le cas du galvanomètre. La mesure peut également être fonction de l'état d'équilibre d'un corps. On distingue les mesures statiques et les mesures dynamiques, où les paramètres évoluent dans le temps.
Qualificatifs des Appareils de Mesure
Un appareil de mesure est un système qui fait correspondre de manière univoque un phénomène physique à un état physique que l'on sait observer. Le marché des appareils de mesures est très ouvert. Il faut, en fonction de la mesure à faire, choisir l'appareil adéquat. Les qualités qui permettent de classer les appareils entre eux sont :
- La fidélité : Un appareil est fidèle lorsque ses indications ne dépendent que de la grandeur à mesurer. Les grandeurs d'influence sont, par exemple, les vibrations ou les écarts de température.
- La justesse : C'est la capacité d'un appareil à fournir la valeur vraie, même si l'on ne sait pas toujours si c'est la bonne. Un appareil est d'autant plus juste qu'il se rapproche de la valeur vraie.
- La rapidité : L'aptitude qu'a un appareil à suivre des phénomènes physiques (bande passante).
- La linéarité : C'est la capacité d'un appareil à suivre une réponse uniforme, c'est-à-dire que les données d'entrée et de sortie sont liées par une fonction linéaire y = ax + b.
Les Erreurs de Mesure
Un phénomène physique est caractérisé par sa valeur vraie. C'est cette valeur que l'on souhaite approcher lorsque l'on effectue une mesure. Si on mesure n fois une grandeur (dans les mêmes conditions), on obtient n résultats. Il y a dispersion des résultats de mesure.
Si on note G la valeur vraie du phénomène observé, le résultat de la ième mesure sera noté : Gι. Le résultat de cette ième mesure peut être mis sous la forme : Gι = G + ΔG. Où ΔG est l'erreur absolue, appelée aussi erreur de mesurage. On appelle ΔG/G l'erreur relative.
Cette erreur absolue peut être également décomposée de la façon suivante : ΔG = ε + c, où ε est la partie aléatoire de l'erreur, et c la partie systématique de l'erreur. Donc Gι = G + ε + c. On considère que la moyenne des ε est nulle. On notera µ l'espérance mathématique de la mesure, c'est-à-dire la moyenne d'un très grand nombre de mesures faites dans les mêmes conditions.
Les Erreurs Aléatoires
La valeur absolue des erreurs aléatoires varie de façon imprévisible. Elle est responsable de la dispersion autour de µ.
On distingue également :
- La répétabilité : C'est l'étroitesse de l'accord entre des résultats successifs. Si on réunit les conditions suivantes : même méthode, même instrument, même lieu, même opérateur, mêmes conditions ambiantes, faible écart de temps. Plus les résultats sont proches, meilleure est la répétabilité.
- La reproductibilité : Étroitesse des résultats en faisant varier les paramètres précédents.
Les Erreurs Systématiques
En général, µ et G sont différents, car il y a des erreurs systématiques. Ce sont des erreurs faites lors de plusieurs mesures effectuées dans les mêmes conditions. Elles restent constantes en valeur et en signes, ou elles varient selon une loi que l'on connaît quand les conditions extérieures varient.
ε = G - µ ; est en fait le biais qui caractérise la justesse du procédé. La justesse est l'étroitesse de l'accord entre la valeur vraie de la grandeur physique invariable et la valeur qui serait obtenue en prenant la moyenne des résultats d'un très grand nombre de mesures.
Incertitude d'un Résultat de Mesure
On peut représenter visuellement un procédé de mesure selon sa fidélité et sa justesse :
- Un procédé fidèle mais sans justesse.
- Un procédé juste mais pas fidèle.
- Un procédé juste et fidèle.
Les Origines des Erreurs
- Les instruments de mesure : Problèmes liés à l'étalonnage, la finesse, la linéarité, ou l'inadaptation à la mesure.
- Le principe et la méthode : Erreur due à la grandeur elle-même (ex: mesure de température avec un pyromètre), à l'environnement, ou à l'observateur (transcription du résultat, décodage, arrondi, quantification).
Mise en Évidence des Erreurs
Il faut procéder à une analyse physique de l'expérience propre à chaque mesure en utilisant différentes approches :
- Mesure d'une grandeur connue.
- Mesure de la grandeur avec un autre instrument.
- Mesure de la même grandeur par une autre méthode (Exemple : estimation d'un volume par mesure des cotes ou par poussée d'Archimède. Les deux méthodes étant différentes, on peut mesurer un biais).
- Mesure en faisant varier les conditions opératoires.
- Comparaison entre laboratoires.
Les Appareils de Laboratoire
Ce chapitre présente les principes de base des principaux appareils rencontrés dans un laboratoire. Certains éléments physiques fournissent l'énergie nécessaire à leur mesure, d'autres non.
Les Alimentations Stabilisées
Généralités sur les Alimentations Stabilisées
Il faut souvent disposer d'une source d'énergie indépendante pour alimenter les montages. Ce type d'appareil aura pour rôle de fournir une ou plusieurs tensions continues fixes ou variables.
Principe de Fonctionnement d'une Alimentation Stabilisée
Le réseau de la RAD, 220 volts, 50 Hertz, est la source de la tension la plus répandue et la plus accessible, que ce soit dans un laboratoire ou dans l'industrie. C'est donc ce type de tension qu'il faut traiter pour obtenir une tension continue stabilisée. On aura donc le synoptique suivant : redressement → filtrage → stabilisation.
Le Redressement
Il peut être de deux types : mono alternance, ou double alternance. Si l'on veut éviter un taux d'ondulation trop élevé, on privilégiera l'emploi d'un redresseur double alternance car il permet : de diviser par deux l'intensité instantanée à supporter par le redresseur, de doubler la fréquence d'ondulation (facilitant ainsi le filtrage) et d'augmenter la tension continue.
Les différents schémas de redresseurs incluent :
- Les transformateurs à point milieu
- Le pont de Graëtz
- L'alimentation symétrique
Le Filtrage
Les filtres utilisés sont des filtres passe-bas, ils doivent laisser passer le courant continu et arrêter les composantes alternatives dès le 50 Hz. Il existe quatre schémas principaux :
- Le filtre LC
- Le filtre RC
- Les filtres en π, avec condensateur en tête (contribue à la diminution du taux d'ondulation)
- Les filtres en π, avec inductance en tête (utilisés lorsque l'on veut assurer des débits importants)
La Stabilisation
La stabilisation du secteur peut être assurée par l'emploi de transformateurs à fer saturé (cas de puissance élevée), transformateurs à ferro-résonance (diminue la variation du secteur), le réguvolt (allie les deux fonctions précédentes et garantit une stabilisation de la tension de sortie à ±1%, pour une variation de ±15% du secteur).
La stabilisation de la tension continue de sortie peut être assurée dans le principe par une diode Zener. Généralement, on utilise une stabilisation par transistors montés en série ou en parallèle.
Correction des Erreurs Systématiques
Soit x' la valeur vraie de mesure et x la valeur corrigée, la correction suit la loi suivante : C = x - x'. La correction est en fait une estimation de l'erreur systématique. On peut également établir un facteur de correction k tel que : x = kx'.
Cette correction doit, dans la mesure du possible, tenir compte de :
- La correction à appliquer à l'étalonnage
- L'influence des phénomènes extérieurs
- L'interpolation entre les points d'étalonnage
La méthode de substitution : Elle consiste à utiliser, dans des conditions identiques, la grandeur à déterminer en substituant à la grandeur initiale une autre grandeur, connue avec précision. On supprime ainsi une grande part des erreurs systématiques.
Foire Aux Questions (FAQ)
Qu'est-ce qu'une grandeur physique et quels sont ses éléments caractéristiques ?
Une grandeur physique est une propriété d'un phénomène ou d'un corps qui peut être quantifiée. Elle est caractérisée par sa nature (ex: longueur, masse), sa valeur numérique (ex: 5) et son unité (ex: mètres, kilogrammes).
Pourquoi l'analyse dimensionnelle est-elle essentielle en physique ?
L'analyse dimensionnelle est importante car elle permet de vérifier la cohérence des formules et des résultats en s'assurant que les unités des deux côtés d'une équation sont compatibles, ce qui aide à détecter des erreurs de calcul ou de modélisation.
Quelles sont les qualités principales à considérer lors du choix d'un appareil de mesure ?
Lors du choix d'un appareil de mesure, les qualités essentielles à considérer sont sa fidélité (indépendance des indications vis-à-vis des grandeurs d'influence), sa justesse (proximité avec la valeur vraie), sa rapidité (capacité à suivre les phénomènes) et sa linéarité (relation proportionnelle entre entrée et sortie).