Grandeurs physiques

Une grandeur physique est une propriété d'un objet, quelque chose que nous pouvons mesurer avec des instruments ou même en utilisant nos sens.

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    Deux exemples simples de quantités physiques sont la masse d'un objet ou sa température. Nous pouvons les mesurer à l'aide d'instruments, mais nous pouvons aussi les percevoir à l'aide de nos mains, en soulevant l'objet ou en le touchant.

    Quantités physiques. Masse. Poids. StudySmarter

    Fig. 1 - La masse est une grandeur physique d'un objet. La masse par accélération de la gravité nous donne le poids de l'objet.

    Quelles sont les différentes grandeurs physiques ?

    Il existe toute une série de propriétés physiques que nous pouvons mesurer. Toutes ces propriétés sont liéesauxdimensions d'un objet ou à sa constitution. Les sept grandeurs physiques élémentaires sont :

    • Masse : c'est la propriété qui nous indique la quantité de matière contenue dans l'objet. Un objet contenant une plus grande quantité de matière a une masse plus importante. Le poids est la force exercée surlamasse d'un objet. La masse et le poids sont souvent confondus. L'équation du poids est la suivante : \(poids = masse \cdot 9,81m / s ^ 2\).
    • Longueur : c'est la propriété qui nous indique la longueur d'un objet. Cette propriété est liée aux propriétés de la surface et du volume.
    • Temps : cette propriété est liée à l'écoulement des événements, et elle augmente toujours. Comme la masse, le temps est l'une des propriétés qui ne peut pas être négative. Le temps nous indique le flux des choses dans l'univers.
    • Charge électrique : il s'agit d'une quantité physique qui peut être positive ou négative, n'affectant que la polarité. Elle provoque une force sur la matière lorsqu'elle est placée dans un champ électrique.
    • Température : c'est la propriété qui mesure la quantité de chaleur dans une substance ou un objet. La chaleur est liée au mouvement des particules de l'objet.
    • Mole : c'est une grandeur physique fixe qui mesure le nombre de molécules dans une substance. Cette propriété représente un nombre exact de particules ou de molécules égal à \(6,02214076 \cdot 10 ^ {23}\) molécules de la substance.
    • Luminosité : il s'agit d'une mesure de l'énergie, tout comme la température. La luminosité mesure la quantité d'énergie électromagnétique émise par un objet sous forme de lumière par unité de temps.

    La différence entre le poids et la masse

    Les gens confondent souvent le poids et la masse. La meilleure façon d'expliquer la différence est de prendre l'exemple d'une balle.

    Une balle n'a pas le même poids sur Mars que sur Terre. Cependant, la matière qui compose la balle reste la même. Et si la matière ne change pas, la masse non plus.

    Le poids est la quantité de force que la gravité exerce sur la masse ; c'est la force par masse. Une balance mesure donc la force gravitationnelle qui tire vers le bas la masse d'un objet.

    Cela peut également s'expliquer à l'aide de la formule de la force de gravité qui détermine le poids d'un objet :

    \[\text{poids} = \text{masse} \cdot \text{gravité}\].

    La quantité de matière contenue dans la balle ne change pas, la masse est donc une constante. La principale différence est la gravité, car la gravité sur Terre est plus élevée que la gravité sur Mars :

    \[\text{gravité (Terre)} > \text{gravité(Mars)}\].

    Par conséquent, le poids sur Terre sera plus élevé que sur Mars :

    \[\text{masse} \cdot \text{gravité (Terre)} > \text{masse} \cdot \text{gravité(Mars)}\]

    Que sont les quantités extensives et intensives ?

    Les quantités physiques se divisent en deux catégories : les quantités extensives et les quantités intensives. Cette classification est liée àlamasse d'un objet. Les quantités extensives dépendent delamasse ou de la taille d'un objet, alors que les quantités intensives n'en dépendent pas.

    Exemples de grandeurs physiques extensives

    La masse et la charge électrique sont des exemples de grandeurs physiques extensives.

    La masse dépend de la taille de l'objet. Si tu as deux poids en acier et que l'un est deux fois plus grand que l'autre, le plus grand aura une masse deux fois plus grande.

    Un autre exemple concerne la charge électrique. Si les particules d'un objet ont une certaine charge électrique, leur nombre nous indique la quantité de charge électrique de l'objet. Si l'objet augmente sa masse, et donc son nombre de particules, la charge électrique sera plus importante.

    Exemples de grandeurs physiques intensives

    Les quantités physiques intensives ne dépendent pas delamasse ou de la taille de l'objet. Le temps et la température en sont des exemples simples.

    Nous pouvons mesurer le temps nécessaire à deux objets de masse différente pour passer de la position A à la position B. Dans les deux cas, le temps s'écoule de la même manière, indépendamment de la composition ou de la taille des objets.

    Imaginons que nous ayons un objet d'une température de 100 kelvins, que nous divisons en deux. Dans des circonstances idéales où il n'y a pas de transfert de chaleur, les deux moitiés auront toujours la même température de 100 K.

    Qu'est-ce qu'une grandeur physique dérivée ?

    Les grandeurs physiques dérivées sont les propriétés d'un objet qui résultent de deux grandeurs physiques élémentaires. Les quantités dérivées peuvent résulter d'une relation entre une même quantité physique (par exemple, la surface) ou de la relation entre deux quantités physiques différentes (par exemple, la vitesse). Tu trouveras ci-dessous quelques exemples de grandeurs physiques dérivées.

    Surface et volume : liés à la longueur :

    \[Surface = longueur \cdot largeur ; \space Volume = longueur \cdot largeur \cdot hauteur\].

    Vitesse et accélération : liées à la longueur et au temps :

    \[Vitesse = \frac{longueur}{temps} ; \space Accélération = \frac{longueur}{temps^2}\].

    Densité : liée à la longueur et à la masse :

    \[Densité = \frac{masse}{longueur^3}\]

    Poids : lié à l'accélération et à la masse (dans une planète, l'accélération est son accélération gravitationnelle) :

    \[Poids = gravité \cdot masse\]

    Pression : liée à la force et à la longueur (pour la pression, la force peut être le poids exercé par un objet, et la surface sur laquelle cette force agit est liée à la longueur) :

    \[Pression = \frac{force}{longueur^2}\]

    Quelles sont les caractéristiques des quantités physiques ?

    Les quantités physiques ont plusieurs caractéristiques liées à leurs propriétés, dont certaines sont énumérées ci-dessous.

    • Aucune grandeur physique ne peut être inférieure à zéro, à l'exception de la charge électrique et des valeurs de température.
    • Certaines quantités physiques peuvent avoir une valeur nulle, comme la charge électrique ou la masse. Dans ces cas, l'objet est électriquement neutre (il n'a pas de charge) ou est sans masse (lumière).
    • Certaines quantités physiques sont scalaires, ce qui signifie qu'elles n'ont qu'une valeur mais pas de direction. Le volume, la masse et la mole sont des exemples de ces quantités.
    • D'autres quantités physiques sont vectorielles, auquel cas tu as besoin de la direction pour comprendre ce qui se passe. La vitesse et l'accélération sont des exemples de quantités vectorielles.

    Grandeurs physiques. Thermomètre. StudySmarter

    Fig. 2. Un thermomètre peut afficher une valeur inférieure à zéro.

    Les températures inférieures à zéro sont le résultat de la prise en compte de la température à laquelle l'eau gèle comme une valeur zéro (0). En Celsius, toute température inférieure au point de congélation de l'eau est négative.

    Quel est le lien entre les unités et les quantités physiques ?

    Les quantités physiques sont importantes car elles nous permettent de décrire un objet. Les objets ont une certaine masse, une certaine longueur et une certaine quantité d'atomes. Les unités sont les valeurs de référence que nous utilisons pour mesurer les propriétés des objets.

    Imagine que tu puisses mesurer le poids de deux pierres. En les tenant dans tes mains, tu peux dire que l'un est plus lourd que l'autre. Cependant, pour déterminer leur poids exact, tu dois les comparer à une valeur standard (unité), dans ce cas, le kilogramme.

    Quantités physiques - Points clés à retenir

    • Les quantités physiques et les unités sont différentes. Les quantités physiques sontlespropriétés physiques d'un objet, tandis que les unités sont une référence que nous utilisons pour mesurerlespropriétés de l'objet.
    • Il existe deux types de quantités physiques : les quantités élémentaires et les quantités dérivées. Les quantités dérivées sont composées des quantités élémentaires.
    • Les sept grandeurs physiques élémentaires sont la masse, le temps, la température, la mole, la longueur, la luminosité et la charge électrique.
    • Certaines grandeurs physiques dérivées sont la vitesse, la chaleur, la densité, la pression et l'élan.
    • Les grandeurs physiques extensives dépendent de la quantité de substance ou de la taille de l'objet.
    • Les quantités physiques intensives ne dépendent pas de la quantité de substance ou de la taille de l'objet.
    • Aucune grandeur physique ne peut être inférieure à zéro, à l'exception des valeurs de charge électrique et de température.
    • Les quantités physiques sont directement liées aux unités de la physique.
    Questions fréquemment posées en Grandeurs physiques
    Qu'est-ce qu'une grandeur physique?
    Une grandeur physique est une propriété mesurable d'un phénomène, d'un corps ou d'une substance, comme la longueur, la masse, ou la température.
    Comment mesure-t-on les grandeurs physiques?
    Mesurer les grandeurs physiques consiste à utiliser des instruments appropriés comme des règles, balances, et thermomètres pour obtenir des valeurs numériques.
    Pourquoi les grandeurs physiques sont importantes?
    Les grandeurs physiques sont cruciales car elles permettent de quantifier et de comprendre les phénomènes naturels, facilitant ainsi les calculs et les prévisions en science.
    Quelles sont les unités de mesure des grandeurs physiques?
    Les unités de mesure des grandeurs physiques incluent des unités SI telles que le mètre pour la longueur, le kilogramme pour la masse, et la seconde pour le temps.

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    Quel est le lien entre les quantités physiques et les unités ?

    La force est-elle une grandeur physique élémentaire ?

    Comment sont composées les quantités physiques dérivées ?

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