Glossaire

L'accélération centripète est l'accélération qui maintient un objet en mouvement circulaire uniforme sur une trajectoire circulaire. Elle s'exerce toujours vers le centre de la circonférence de mouvement. Pour un mouvement circulaire uniforme, l'accélération a centripète est donnée par la formule : a = v*v/R où v est la vitesse de l'objet de rotation R est le rayon du cercle décrit

L'accélération de la pesanteur g est un paramètre essentiel pour décrire la force gravitationnelle exercée par une planète ou un autre corps céleste sur un objet à proximité. Sur Terre, la valeur standard de g est d'environ 9,81 m/s² au niveau de la mer et à la latitude de Paris. Cependant, g varie en fonction de plusieurs facteurs, dont la latitude et l'altitude. 1. Variation avec la latitude : L'accélération de la pesanteur est plus faible à l'équateur à cause de la rotation de la Terre et de sa forme ellipsoïdale. La force centrifuge, due à la rotation, est maximale à l'équateur et diminue l'effet de la gravité. De plus, la Terre étant aplatie aux pôles, les points à l'équateur sont plus éloignés du centre terrestre, ce qui réduit également la force gravitationnelle par rapport aux pôles. Une formule approchée pour la valeur de la gravité en fonction de la latitude est : g(l) = 9,7803*(1 + 0,0053024*sin²(l) - 0,0000058*sin²(2*l) ) où l est la latitude. 2. Variation avec l'altitude : À mesure que l'on s'éloigne du centre de la Terre, l'effet gravitationnel diminue. La relation entre l'accélération due à la gravité et l'altitude h au-dessus de la surface de la Terre est déduite directement de la loi de la gravitation : g(h) = g(0)*R²/(R+h)² où - g(0) est la valeur de la gravité au niveau de la mer - R est le rayon moyen de la Terre, environ 6400 km, - h est l'altitude en km. En combinant ces variations, il est possible d'estimer l'accélération de la pesanteur en un lieu donné de la surface terrestre. Cependant, d'autres facteurs, comme la topographie locale ou les anomalies gravitationnelles, peuvent aussi influer sur la valeur de g. Il est donc parfois nécessaire d'utiliser des instruments précis, comme les gravimètres, pour mesurer g en un lieu précis.

Un accéléromètre est un capteur qui mesure l'accélération de l'objet sur lequel il est installé. Il est généralement utilisé pour détecter les mouvements et les changements de position d'un objet dans l'espace. Les accéléromètres sont couramment utilisés dans les appareils électroniques portables, tels que les téléphones cellulaires et les ordinateurs portables, pour détecter la position de l'appareil et changer l'orientation de l'écran en conséquence. Ils sont également utilisés dans les dispositifs de navigation, les jouets et les drones pour détecter les mouvements et les changements de direction. Les premiers accéléromètres ont été inventés au début du 20ème siècle et ont été utilisés pour mesurer l'accélération et la vibration dans les applications industrielles et militaires. Ils utilisaient des ressorts et des masses en mouvement pour détecter l'accélération. Par exemple, l'accéléromètre de torsion à ressort, inventé en 1920 par le physicien allemand Albert Kahmen, utilisait un ressort et une masse en mouvement pour détecter l'accélération. Au cours des années 1960 et 1970, les accéléromètres électromécaniques ont commencé à être utilisés, qui utilisaient des capteurs électriques pour mesurer l'accélération au lieu de mécanismes mécaniques. Ces accéléromètres électromécaniques ont été utilisés dans les systèmes de guidage de missiles et de véhicules spatiaux, ainsi que dans les instruments de mesure de l'accélération en génie civil et en mécanique des sols. Aujourd'hui, la plupart des accéléromètres sont des capteurs électroniques miniaturisés, qui utilisent des technologies de micro-machines pour mesurer l'accélération. Ces capteurs sont largement utilisés dans les appareils électroniques portables, les dispositifs de navigation et les capteurs de mouvement industriels.

L'addition des couleurs est un concept fondamental en théorie des couleurs, qui englobe le mélange des couleurs, la synthèse additive et soustractive, ainsi que la perception des couleurs.

Arduino est une plateforme de développement open-source basée sur un microcontrôleur qui permet aux utilisateurs de créer des projets interactifs avec des capteurs, des actionneurs et des périphériques électroniques. Il est souvent utilisé dans les projets de robotique, de domotique, d'Internet des objets (IoT), de création musicale et de beaucoup d'autres projets qui nécessitent une interaction entre les utilisateurs et l'environnement. Pour utiliser un Arduino, vous devez avoir une carte Arduino, un ordinateur avec un logiciel de développement intégré (IDE) Arduino installé, et une série de composants électroniques tels que des capteurs, des actionneurs et des câbles pour connecter les composants à la carte Arduino. Une fois que vous avez tous les composants nécessaires, vous pouvez utiliser l'IDE Arduino pour écrire du code pour votre projet. Le code est écrit en utilisant un langage de programmation proche de C++. Vous pouvez utiliser les bibliothèques intégrées d'Arduino pour accéder aux fonctionnalités des différents capteurs et actionneurs. Le code est ensuite téléversé sur la carte Arduino à l'aide d'un câble USB. Une fois que le code est téléversé sur la carte, la carte Arduino utilise le code pour contrôler les différents composants électroniques connectés à elle. Les utilisateurs peuvent alors interagir avec le projet en utilisant les capteurs pour lire les données de l'environnement et en utilisant les actionneurs pour effectuer des actions telles que allumer une LED ou actionner un moteur.

Le phénomène de battement acoustique est une illustration captivante de la superposition d'ondes en physique, une découverte attribuée à Christian Doppler qui a publié sa théorie sur les ondes sonores en 1842. Les battements acoustiques se produisent lorsqu'on combine deux ondes sonores de fréquences légèrement différentes, créant ainsi une oscillation dans l'intensité perçue du son. Pour l'expliquer, on peut imaginer deux ondes qui se rencontrent : lorsqu'elles sont en phase, elles s'additionnent pour augmenter l'amplitude du son (interférence constructive), et lorsqu'elles sont en déphasage, elles s'annulent partiellement (interférence destructive), résultant en une variation cyclique du volume sonore, c'est-à-dire le battement. La formule qui décrit ce phénomène est simple : la fréquence du battement est égale à la différence absolue entre les deux fréquences en jeu. Si f1 et f2 sont les fréquences des deux ondes sonores, alors la fréquence du battement fb est calculée par : fb = (f1 - f2) On peut noter un certain nombre d'applications pratiques du phénomène de battements acoustiques. Il est ainsi utilisé depuis des siècles pour accorder précisément les instruments dans les orchestres. Lorsque deux notes sont jouées ensemble, si elles ne sont pas exactement à la même fréquence, le battement sera entendu. Les musiciens ajustent alors les fréquences jusqu'à ce que le battement disparaisse, signalant que les notes sont en unisson. Le battement est également utilisé par les facteurs d'orgues pour créer des basses profondes avec deux tuyaux légèrement désaccordés. Lorsqu'ils vibrent ensemble, le battement produit une note plus basse que celle produite par chaque tuyau individuellement, une technique ingénieuse pour enrichir l'harmonie de l'instrument sans nécessiter de tuyaux plus longs et plus coûteux. Enfin, plus récemment l'effet de battement acoustique a été popularisé par les compositeurs de musique électronique sous le nom de LFO, pour Low Frequency Oscillator. Pour comprendre mathématiquement le phénomène de battements, considérons deux ondes de fréquences f1 et f2 ayant la même amplitude et sans déphasage : y1(t) = A.sin(2.π.f1.t) et y2(t) =A.sin(2.π.f2.t). On vérifie grâce aux formules de Simpson que la somme de ces deux ondes est : y(t) = y1(t) + y2(t) = 2.A.sin(π.(f1+f2).t).cos(π.(f1+f2).t) Le battement peut ainsi s’interpréter comme une vibration de fréquence (f1 + f2)/2 et dont l’amplitude varie périodiquement avec la fréquence (f1 – f2)/2. Puisqu'un battement se produit quand le terme cosinus est nul, on a deux battements pour chaque cycle. La fréquence des battements est donc f = f1-f2.

La loi de Beer-Lambert est une loi physique qui décrit la façon dont la quantité d'énergie lumineuse d'une source passe à travers une substance transparente. Elle établit une relation entre l'intensité de la lumière entrante, l'intensité de la lumière sortante et la concentration de la substance à travers laquelle la lumière passe. Elle est formulée comme suit: I = I0 * e^(-kcx) où I est l'intensité de la lumière sortante, I0 est l'intensité de la lumière entrante, k est la constante d'absorption de la substance, c est la concentration de la substance et x est l'épaisseur de la substance. La loi de Beer-Lambert est utilisée dans de nombreux domaines, notamment la spectrophotométrie, qui est une technique utilisée pour mesurer la concentration de substances chimiques en utilisant la lumière. Elle est utilisée pour analyser les échantillons de sang, d'urine et de tissus pour détecter des maladies, des infections et des troubles métaboliques. Elle est également utilisée pour analyser les matériaux pour les propriétés optiques, pour les applications industrielles comme la fabrication de produits en verre et de pigments.

La biomécanique est une branche de la science qui étudie les mouvements et les forces qui agissent sur les organismes vivants, en utilisant des principes de la physique, de la mécanique et de la biologie. Elle a des applications dans le domaine de la santé et du sport, où elle peut aider à comprendre les blessures, les performances athlétiques et à développer des dispositifs médicaux efficaces. Les débuts de la biomécanique remontent à la Renaissance italienne au XVIe siècle, où Léonard de Vinci a étudié l'anatomie humaine et les mouvements du corps. De Vinci a été le premier à utiliser des dessins détaillés pour documenter les mouvements du corps, notamment dans sa célèbre étude de l'homme de Vitruve. Il a également étudié la physique et a utilisé ces principes pour comprendre comment le corps humain fonctionne. Au XVIIIe siècle, le médecin allemand Julius Wolff a proposé la théorie de la "loi de l'adaptation de Wolff", qui stipule que les os du corps s'adaptent aux contraintes mécaniques qui leur sont imposées. Cette théorie est devenue l'un des principes fondateurs de la biomécanique et est toujours étudiée aujourd'hui. Au début du XXe siècle, la biomécanique a commencé à prendre forme en tant que discipline scientifique distincte. En 1912, le mathématicien britannique G.I. Taylor a publié une série d'articles qui ont jeté les bases de l'étude de la mécanique des fluides et des solides. Ses travaux ont jeté les bases de la biomécanique moderne. Dans les années 1950 et 1960, la biomécanique a connu une croissance rapide grâce aux progrès de la technologie. Les chercheurs ont commencé à utiliser des caméras à haute vitesse et des capteurs de force pour étudier les mouvements humains. Ces avancées technologiques ont permis aux scientifiques de comprendre comment les différents systèmes du corps humain travaillent ensemble pour produire des mouvements. Au cours des dernières décennies, la biomécanique s'est développée dans de nombreux domaines, notamment la médecine, la physiothérapie, la recherche sur les traumatismes et la conception de dispositifs médicaux. La biomécanique a également été utilisée pour améliorer les performances sportives, notamment en aidant les athlètes à s'entraîner plus efficacement, à améliorer leurs performances et à éviter les blessures. Par exemple : 1. Course à pied : La biomécanique est utilisée pour analyser les mouvements des coureurs et identifier les facteurs qui peuvent affecter leur performance. Les chercheurs en biomécanique peuvent étudier la position des pieds et des jambes des coureurs pendant la course pour déterminer la meilleure technique de course et minimiser le risque de blessure. 2. Natation : La biomécanique est utilisée pour améliorer la technique de nage des nageurs en analysant leur position, leur mouvement et leur force dans l'eau. Les chercheurs peuvent étudier les angles de glissement, l'efficacité de la propulsion et la trajectoire des mouvements des bras et des jambes pour aider les nageurs à améliorer leur performance. 3. Sauts : Les sauts tels que le saut en hauteur, le saut à la perche et le saut en longueur nécessitent une technique précise pour maximiser la hauteur ou la distance du saut. Les chercheurs en biomécanique peuvent étudier les mouvements du corps pendant le saut pour optimiser la technique de saut et minimiser le risque de blessure. 4. Lancer : Les épreuves de lancer, comme le lancer de poids et le lancer de javelot, dépendent de la technique de lancer pour maximiser la distance du lancer. La biomécanique peut être utilisée pour analyser la position, la force et la trajectoire du lancer pour améliorer la technique et maximiser la distance.

Le bruit blanc est un type de bruit qui a une intensité sonore constante sur toutes les fréquences. Cela signifie que le bruit blanc est composé de toutes les fréquences audibles de manière égale. On peut imaginer le bruit blanc comme étant similaire à un mur de sons, où chaque fréquence est représentée de manière égale. Le bruit blanc est utilisé comme référence pour mesurer la qualité de transmission de l'information dans les communications électroniques et électriques, ainsi que pour mesurer l'absorption des matériaux et la réflexion des surfaces en acoustique et en physique.

Le bruit rose est un type de bruit blanc mais pour lequel les fréquences plus élevées ont une intensité sonore plus faible.

Le centre de gravité est le point où se concentrent les forces de gravité ou de pesanteur. Il est déterminé par l'intersection des plans qui divisent un corps en deux parties de masse équivalente. Généralement, on considère le centre de gravité et le centre de masse comme étant identiques, bien que ce soit une approximation qui dépend de l'uniformité du champ de gravitation. Le centre de gravité des objets symétriques et homogènes se situe alors à leur centre géométriques et peut être localisé expérimentalement ou par calcul. L'utilisation du centre de gravité en mécanique permet de simplifier les problèmes de statique et de dynamique. On peut démontrer que le moment produit par le poids d’un objet par rapport à un point quelconque est égal à celui d’un objet de même poids mais qui serait concentré au centre de gravité de l’objet.

Un choc inélastique est un type de collision dans laquelle les deux corps qui entrent en collision ne se déforment pas de manière élastique et perdent de leur énergie cinétique initiale. Cela signifie que les deux corps ne rebondissent pas l'un contre l'autre et qu'une partie de leur énergie cinétique est convertie en énergie de choc et dissipée dans l'environnement. Lorsqu'une voiture heurte un mur, l'énergie cinétique de la voiture est convertie en énergie de choc et dissipée dans l'environnement sous forme de déformation de la voiture et de l'absorption de l'énergie par le mur. La voiture s'arrête et ne rebondit pas lors de cet impact, ce qui indique que le choc est inélastique. La formule de l'énergie cinétique avant et après un choc inélastique peut être écrite de la manière suivante : Énergie cinétique avant > Énergie cinétique après Où "Énergie cinétique avant" est l'énergie cinétique des deux corps avant le choc, et "Énergie cinétique après" est l'énergie cinétique des deux corps après le choc. Il est important de noter que, dans un choc inélastique, l'énergie cinétique n'est pas conservée, mais qu'une partie de cette énergie est convertie en énergie de choc et dissipée dans l'environnement. L'énergie potentielle et l'énergie élastique peuvent également être converties l'une en l'autre dans un choc inélastique.

Un choc élastique est un type de collision dans laquelle les deux corps qui entrent en collision se déforment de manière élastique et conservent leur énergie cinétique initiale. Cela signifie que les deux corps rebondissent l'un contre l'autre sans perdre d'énergie. Un exemple de choc élastique est le mouvement de deux boules de billard qui entrent en collision. Si les deux boules sont en mouvement lorsqu'elles entrent en collision et qu'elles rebondissent l'une contre l'autre sans perdre d'énergie, le choc est élastique. Il est important de noter que, dans un choc élastique, l'énergie cinétique est conservée, mais que l'énergie potentielle et l'énergie élastique peuvent être converties l'une en l'autre. D'autre part tout choc entraîne la conservation de la quantité de mouvement.

Un chronomètre acoustique est un appareil qui permet de mesurer le temps écoulé entre deux sons dont le niveau sonore est supérieur à un certain seuil. Un chronomètre acoustique (ou chronomètre sonore) n'est pas un appareil scientifique traditionnellement disponible sur une paillasse de laboratoire, mais il est disponible dans des applications spécialisés sur les sciences. Il est utile pour des expériences comme la mesure de la vitesse du son.

La chronophotographie est une technique qui utilise la photographie pour enregistrer les mouvements dans le temps. Elle permet de visualiser les séquences de mouvements à l'aide de plusieurs images prises à des intervalles de temps précis. En sciences, la chronophotographie est utilisée pour étudier les mouvements des objets ou des êtres vivants. La chronophotographie nécessite l'utilisation d'une caméra capable de prendre plusieurs images en rapide succession, ainsi que l'éclairage adéquat pour enregistrer les détails de chaque image. La synchronisation est un aspect important de la chronophotographie, car les images doivent être prises à des intervalles de temps précis pour pouvoir être utilisées pour visualiser les mouvements. La technologie numérique a considérablement amélioré les capacités de la chronophotographie en offrant des options pour la prise de vue et le traitement des images. Les capteurs numériques modernes peuvent enregistrer des images à une vitesse élevée, permettant une analyse plus détaillée des mouvements. Le traitement de l'image peut également être effectué sur ordinateur pour améliorer la qualité des images et faciliter l'analyse. Les résultats de la chronophotographie peuvent être utilisés pour étudier les mécanismes du mouvement, déterminer les paramètres de performance et améliorer les techniques dans de nombreux domaines. Par exemple, en sports, la chronophotographie peut être utilisée pour étudier les mouvements du corps pour améliorer les performances et éviter les blessures.

La chute libre est le mouvement d'un corps soumis uniquement à l'influence de la gravité, sans aucune résistance de l'air ni aucun autre type de force. Cela signifie que si un objet soumis à l'attraction terrestre est lâché dans un espace vide, il continuera à tomber indéfiniment avec une accélération constante de 9,8 m/s² (1 g). Le concept de chute libre a été découvert par le scientifique italien Galilée Galilei au début du XVIIe siècle. Il a également établi la loi fondamentale de la dynamique selon laquelle tous les corps tombent avec la même accélération indépendamment de leur masse. Cette loi est connue sous le nom de "loi de Galilée de la chute libre". La formule mathématique pour calculer la distance parcourue par un objet en chute libre est: d = 1/2 * g * t² où d est la distance parcourue (en mètres), g est l'accélération de la gravité (9,8 m/s²) et t est le temps écoulé (en secondes). Par exemple, si un objet est lâché du haut d'une tour de 100 mètres et tombe pendant 5 secondes, la distance parcourue sera de: d = 1/2 * 9,8 * 5² = 122,5 mètres La vitesse à laquelle l'objet atteindra le sol sera de: v = g * t = 9,8 * 5 = 49 m/s

L'analyse cinématique est une méthode utilisée en physique pour décrire les mouvements d'un objet ou d'un système en utilisant des grandeurs géométriques telles que la position, la vitesse et l'accélération. Elle ne considère pas les forces qui causent le mouvement, mais se concentre uniquement sur la description de celui-ci et sa dynamique. La cinématique permet d'étudier les différents types de mouvements, tels que le mouvement parabolique, le mouvement rectiligne uniforme et le mouvement circulaire. Les lois du mouvement sont exprimées à l'aide de vecteurs et de projections pour décrire la trajectoire d'un objet ou d'un corps dans l'espace-temps. L'analyse cinématique peut se faire à partir d'une vidéo ou d'une chronophotographie. Elle est utilisée dans de nombreux domaines, tels que la mécanique, la robotique, l'aérodynamique, la balistique, et également pour étudier le mouvement des sportifs pour améliorer leurs performances.

La science de la couleur est une discipline captivante, incarnant une intersection cruciale entre science et art. Elle s'avère particulièrement pertinente pour les enseignants du second degré, ouvrant des portes à une multitude d’expérimentations et de découvertes fascinantes avec les élèves. Au cœur de cette science, on trouve des outils technologiques tels que le spectrophotomètre et le colorimètre, chacun ayant ses spécificités et domaines d’application. Le spectrophotomètre est un instrument polyvalent qui analyse la réflectance ou la transmittance des objets à différentes longueurs d'onde, nous permettant de quantifier et de calibrer les couleurs avec précision. Il s'avère particulièrement utile lorsque l’on souhaite obtenir une analyse détaillée des propriétés spectrales d’un objet ou d’une substance. Le colorimètre, quant à lui, est davantage axé sur la mesure des caractéristiques perceptibles d’une couleur, en conformité avec les réponses standard de l'œil humain aux différentes longueurs d'onde. Il est essentiellement utilisé pour évaluer la qualité et la précision des couleurs dans divers contextes, tels que l'industrie et le design, par exemple pour mesurer les propriétés de couleur des matériaux, tels que les pigments, les teintures et les revêtements. Ils sont également utilisés dans l'industrie de l'impression pour s'assurer que les couleurs imprimées correspondent aux couleurs spécifiées dans les fichiers d'impression.. Dans le contexte de l'éducation scientifique, le colorimètre peut être également utilisé comme remplacement bon marché d'un spectromètre pour certaines expériences scientifiques. Un smartphone, avec ses capteurs de lumière et caméras sophistiquées, peut être utilisé comme un colorimètre. Les caméras captent les couleurs et les applications dédiées peuvent analyser ces informations pour donner une mesure de la couleur. Les capteurs de lumière permettent également d’ajuster les mesures en fonction des conditions d'éclairage, rendant ainsi les smartphones des outils polyvalents pour une analyse colorimétrique de base en déplacement ou dans des situations où un équipement professionnel n'est pas disponible. L'application FizziQ permet ainsi de transformer tout smartphone ou tablette en un colorimètre permettant de réaliser un certain nombre d'expériences scientifiques. Cet outil donne en temps réel la quantité de chacune des trois couleurs primaires, rouge, vert et bleu qui permettent de recréer la couleur observée, en d'autre terme permet de réaliser une analyse spectrale simplifiée de la couleur étudiée. La calibration d'un colorimètre ou d'un spectromètre est essentielle pour garantir la précision et la fiabilité des résultats obtenus. Cette étape correctrice permet d'ajuster et d'harmoniser l'instrument, en compensant les erreurs systématiques et les variations dues à des facteurs externes comme la température, la lumière ou l'usure des composants. Une calibration régulière assure que les mesures restent cohérentes et fiables, permettant aux scientifiques et aux professionnels d'obtenir des données précises et reproductibles pour leurs analyses colorimétriques et spectrales.

La loi de conservation de l'énergie est un principe fondamental de la physique qui affirme que l'énergie ne peut ni être créée ni détruite, seulement convertie d'une forme à une autre ou déplacée d'un endroit à un autre. Cela signifie que l'énergie totale d'un système isolé reste constante au fil du temps. Lorsqu'un objet tombe d'une hauteur, il acquiert de l'énergie cinétique à mesure qu'il tombe en raison de la force de gravité, par contre l'énergie potentielle liée à sa position diminue. L'énergie totale de l'objet reste constante, cependant, car l'énergie cinétique gagnée pendant la chute est égale à l'énergie potentielle perdue. Lorsqu'une voiture roule sur une route, l'énergie contenue dans son réservoir sous forme de carburant est convertie en énergie cinétique qui fait avancer la voiture et en énergie de frottement de l'air sur la voiture. Lorsque la voiture freine et s'arrête, cette énergie cinétique est convertie en chaleur, qui est dissipée dans l'environnement. L'énergie totale de la voiture reste constante, cependant, car l'énergie produite par le carburant utilisé pour déplacer la voiture est égale à l'énergie de chaleur perdue lors de l'arrêt et aux frottements de l'air au cours du trajet.

Le décibel (dB) est une unité de mesure utilisée pour exprimer l'intensité sonore ou la puissance de signal électrique. Elle est basée sur un logarithme décimal de la ratio de la valeur mesurée à une valeur de référence. Par exemple, l'intensité sonore normale d'une conversation humaine se situe entre 60 et 70 dB. Un avion décollant à proximité peut atteindre des niveaux de bruit de 120 dB ou plus, ce qui est très bruyant. Un augmentation de 10 dB représente environ une multiplication par 10 de l'intensité sonore ou de la puissance de signal. Par exemple, si un son est 10 fois plus puissant qu'un autre, il sera perçu comme étant 2 fois plus fort que l'autre, ce qui correspond à une augmentation de 3 dB. Le décibel est souvent utilisé pour mesurer le bruit, mais il est également utilisé dans d'autres domaines, tels que la mesure de la puissance de signal en radio ou en télécommunications, ou encore pour mesurer la luminosité des étoiles.

ESP32 est un module microcontrôleur intégrant un processeur 32 bits, des options de connectivité sans fil Wi-Fi et Bluetooth, ainsi que des interfaces pour des capteurs et des périphériques externes. Il est développé et commercialisé par la société Espressif Systems. Il est basé sur un processeur dual-core Tensilica Xtensa LX6 capable de fonctionner jusqu'à 240 MHz, avec 520 Ko de mémoire SRAM et 4 Mo de mémoire flash. Il dispose également d'un grand nombre de périphériques intégrés tels que des interfaces pour des capteurs, des ports série, des ports I2C, des ports SPI, des ports PWM, des ports ADC, et des ports DAC. Il prend en charge les protocoles de communication sans fil tels que Wi-Fi 802.11 b/g/n et Bluetooth 4.2 (BR/EDR/BLE). L'ESP32 a été annoncé pour la première fois en 2016, et a rapidement gagné en popularité en raison de ses fonctionnalités avancées, de sa faible consommation d'énergie et de son coût abordable. Il est utilisé dans de nombreux projets de robotique, de domotique, d'Internet des objets (IoT) et de création musicale, et est souvent utilisé pour construire des réseaux de capteurs et des dispositifs de communication sans fil.

L'écho, cette fantaisie acoustique de la nature, a longtemps été le protagoniste de nombreuses légendes et mythes, incarné par la nymphe du même nom dans la mythologie grecque. Cette interprétation poétique a servi à expliquer le mystère de la répétition des sons, une énigme pour nos ancêtres qui lui ont tissé des histoires empreintes de mélancolie, comme celle d'Écho et Narcisse, tragédie antique de l'amour non partagé et de la communication impossible. Avec l'avènement de la Renaissance et l'esprit critique qu'elle a insufflé, des esprits curieux tels que Francis Bacon et Marin Mersenne ont commencé à déchiffrer le phénomène de l'écho à travers le prisme scientifique, découvrant que le son, similaire en cela à la lumière, se reflète sur les surfaces. Leur démarche a déplacé l'écho du royaume du mythe à celui de la physique acoustique. Pierre Gassendi, en s'appuyant sur les principes d'atomisme, a proposé que la propagation du son était due à un flux de particules réfléchies, tandis qu'Athanase Kircher, dans ses explorations des sons réfléchis, a forgé le terme de "phonocamptique" pour décrire cette science émergente. Leurs travaux ont ouvert la voie à des scientifiques comme Isaac Newton, qui, malgré son silence sur l'écho, a posé les bases de la mécanique des fluides et des ondes, un cadre théorique essentiel pour l'acoustique moderne. L'Académie Royale des Sciences de Bordeaux, au XVIIIe siècle, a reconnu les travaux de Jean de Hautefeuille, qui a souligné l'importance des surfaces concaves pour la réflexion du son, enrichissant notre compréhension de la manière dont les ondes sonores se réfléchissent et se focalisent. Cette période a également été témoin de l'intégration des mathématiques dans l'étude de l'acoustique, avec d'Alembert, Euler, et Bernoulli qui ont contribué à élaborer une compréhension plus sophistiquée des cordes vibrantes et de la propagation des ondes sonores. Joseph-Louis Lagrange, avec sa théorie mathématique de la réflexion des sons, a marqué un point culminant dans l'histoire de l'acoustique, fournissant un modèle mathématique qui a permis de décrypter les subtilités de l'écho. Les études ultérieures ont distingué les ondes sonores des rayons lumineux dans leur comportement de réflexion, une avancée mise en lumière par les travaux d'Euler et ayant des répercussions importantes dans l'architecture acoustique et le développement de technologies de réflexion du son telles que le sonar. La compréhension scientifique de l'écho a évolué de la simple observation et analogie avec la lumière vers une science plus complexe, intégrant des principes physiques et mathématiques précis. Cet enrichissement théorique a transformé l'écho en un outil pédagogique précieux pour enseigner aux élèves du secondaire la richesse de la physique. En classe, l'écho devient un phénomène concret et engageant. Lors de séances d'investigation, les élèves pourront essayer de déterminer les conditions qui créent l'écho. Un écho perceptible dépend de plusieurs facteurs : la distance suffisante d'un obstacle, la puissance sonore initiale, un environnement acoustique propice et une surface réfléchissante adéquate. On pourra ensuite calculer la vitesse du son, les propriétés acoustiques des matériaux, et même explorer les fondements de l'architecture sonore. L'étude de l'écho encourage les élèves à observer et à expérimenter directement, favorisant ainsi une compréhension plus intime des lois physiques. L'écho, donc, est bien plus qu'une curiosité ou un effet sonore : il est une fenêtre sur la compréhension de la physique des ondes, avec des applications pratiques étendues, de la conception de salles de concert à la technologie des sous-marins. Pour les élèves, il est une démonstration vivante des lois régissant le son et une invitation à explorer le monde sonore dans toute sa complexité.

L'effet Doppler est un phénomène physique découvert par Christian Doppler en 1842, qui se produit lorsque la source d'un son ou d'une onde électromagnétique se déplace par rapport à un observateur. Il se traduit par une variation de la fréquence perçue par l'observateur, qui est plus élevée lorsque la source se rapproche et plus faible lorsque la source s'éloigne. Cet effet est utilisé dans de nombreux domaines, notamment l'astrophysique, la spectroscopie et la médecine, et dans la technologie des radars, des sonars. La formule pour calculer l'effet Doppler pour un son est : f' = f(c+v_s)/(c+v_o) où f est la fréquence de la source, c est la vitesse du son, v_s est la vitesse de la source et v_o est la vitesse de l'observateur.

L'énergie cinétique est l'énergie que possède un objet en mouvement. Elle est directement liée à sa vitesse et à sa masse, et peut être calculée en utilisant la formule suivante : Énergie cinétique = 1/2 * masse * vitesse^2 Plus un objet est lourd et plus il se déplace rapidement, plus il a d'énergie cinétique. Un exemple d'énergie cinétique est le mouvement d'un ballon de football frappé par un joueur. Lorsque le ballon est frappé, il acquiert de l'énergie cinétique en raison de la force exercée par le pied du joueur, qui lui donne une vitesse élevée. Plus la vitesse du ballon est élevé, plus elle a d'énergie cinétique.

L'énergie mécanique est une grandeur utilisée en physique pour désigner l'énergie d'un système stockée sous forme d'énergie cinétique et d'énergie potentielle. La loi de conservation de l'énergie stipule que l'énergie ne peut pas être créée ou détruite, mais elle peut être convertie d'une forme à une autre. Ainsi, l'énergie cinétique d'un objet peut être convertie en énergie potentielle, et vice versa. La somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle est appelée l'énergie mécanique totale. Dans un cas où le système ne rencontre aucune force de frottement, l'énergie mécanique E est constante. L'énergie mécanique peut être calculée à l'aide de la formule : E = Ec + Ep, où E est l'énergie mécanique totale, Ec est l'énergie cinétique et Ep est l'énergie potentielle. Dans le cas d'un objet en mouvement, on a Ec = 1/2 * m * v², où m est la masse de l'objet et v est sa vitesse. et: Ep = m * g * h, où g est l'accélération due à la gravité et h est la hauteur de l'objet par rapport à une référence. L'énergie mécanique E est donc : E = 1/2 * m * v² + m * g * h. Les systèmes mécaniques sont des exemples concrets de l'application de l'énergie mécanique. Les machines simples, telles que les leviers et les poulies, utilisent des forces pour effectuer un travail, qui est une forme de transfert d'énergie. Les machines complexes, telles que les moteurs et les générateurs, utilisent l'énergie mécanique pour produire de l'électricité et d'autres formes d'énergie. Les sources d'énergie mécanique incluent l'énergie hydraulique, qui utilise l'eau pour faire tourner une turbine, et l'énergie éolienne, qui utilise le vent pour faire tourner des pales de turbine. Ces sources d'énergie renouvelables sont de plus en plus utilisées pour remplacer les sources d'énergie non renouvelables, telles que les combustibles fossiles, qui épuisent les ressources de la planète et produisent des émissions de gaz à effet de serre.

L'énergie potentielle est l'énergie que possède un objet en raison de sa position dans l'espace. Elle dépend de la force exercée sur l'objet et de la distance parcourue sous l'action de cette force.Pour un objet soumis à la force de gravité, la formule de l'énergie potentielle est la suivante : Énergie potentielle = masse * acceleration de la gravité * hauteur Où "masse" est la masse de l'objet, "acceleration de la gravité" est l'accélération de la gravité (qui vaut environ 9,8 m/s^2 sur Terre) et "hauteur" est la hauteur de l'objet par rapport à un niveau de référence choisi. Il est important de noter que l'énergie potentielle n'est pas une quantité absolue, mais plutôt une différence de quantité d'énergie entre deux positions. Par conséquent, il est nécessaire de choisir un niveau de référence pour déterminer l'énergie potentielle d'un objet. Le plus souvent, le niveau de référence choisi est le sol, de sorte que l'énergie potentielle d'un objet au sol est égale à zéro. L'eau dans un réservoir en haut d'une colline a de l'énergie potentielle en raison de sa position élevée par rapport au sol. Lorsque l'eau est libérée et descend le long d'un tuyau jusqu'à un moulin, cette énergie potentielle est convertie en énergie mécanique (énergie de mouvement des roues du moulin).

L'énergie élastique est l'énergie stockée dans un corps lorsqu'il est déformé de manière élastique, c'est-à-dire lorsqu'il revient à sa forme initiale lorsque la force qui le déforme est retirée. La formule de l'énergie élastique dépend de la force exercée sur le corps et de la distance parcourue sous l'action de cette force. Pour un corps soumis à une force élastique, la formule de l'énergie élastique peut être écrite de la manière suivante : Énergie élastique = 1/2 * constante élastique * déplacement^2 Où "constante élastique" est une constante qui dépend du matériau du corps et de sa forme, et "déplacement" est la distance parcourue sous l'action de la force élastique. Il est important de noter que l'énergie élastique n'est pas une quantité absolue, mais plutôt une différence de quantité d'énergie entre deux positions. Par conséquent, il est nécessaire de choisir un niveau de référence pour déterminer l'énergie élastique d'un corps. Le plus souvent, le niveau de référence choisi est la position initiale du corps avant qu'il ne soit déformé, de sorte que l'énergie élastique de ce corps est égale à zéro.

La force centrifuge est une force apparente qui s'exerce sur un objet qui suit un mouvement circulaire uniforme. Elle apparaît comme s'il y avait une force qui pousse l'objet vers l'extérieur du cercle de mouvement. Plus la vitesse de rotation de l'objet ou plus la vitesse angulaire est importante, et plus la force centrifuge est élevée. Quand on se place sur l'extérieur d'un manège en rotation on a ainsi l'impression d'être poussé vers l'extérieur. Si on tourne sur soi-même, on a également l'impression que nos bras sont poussés vers l'extérieur. C'est l'utilisation de la force centrifuge qui permet de reproduire la gravité artificielle dans les vaisseaux interstellaires des films de science fiction. Si l'objet suit un mouvement circulaire uniforme, la force centrifuge est égale à : F = m*v*v/R où F est la force centrifuge dirigée vers l'extérieure v est la vitesse de l'objet R est le rayon du cercle décrit

La force de frottement est une force qui s'oppose au mouvement d'un objet en contact avec une surface. Elle dépend de la nature des deux matériaux en contact et de la force appliquée sur l'objet. La force de frottement peut être soit statique (lorsqu'il s'oppose à un mouvement initial) ou dynamique (lorsqu'elle s'oppose à un mouvement en cours). La force de frottement se calcule par la formule suivante: Force de frottement = Force motrice - Force résultante

La fréquence d'un son est la mesure du nombre de cycles par seconde d'une onde sonore. Lorsqu'une source de son produit un son, elle crée des vibrations dans l'air (ou tout autre milieu) qui se propagent sous forme d'ondes sonores. La fréquence d'un son est le nombre de cycles complets de ces vibrations qui se produisent en une seconde. Plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu, et plus elle est faible, plus le son est grave. La fréquence est mesurée en Hertz (Hz), qui est l'unité de mesure de la fréquence. Un Hertz représente une vibration par seconde. Par exemple, une fréquence de 1000 Hz correspond à 1000 vibrations par seconde. Les premières recherches concernant les phénomènes sonores datent du VIe siècle avant l'ère chrétienne avec l'école pythagoricienne qui se étudie le fonctionnement des cordes vibrantes et construisit une échelle musicale. La description de la première détermination absolue de la fréquence d'un son pur audibles proposée par Mersenne dans son Harmonie universelle (1637). Mersenne fait également les premiers calculs de la vitesse du son. C'est le physicien et mathématicien allemand Christian Johann Doppler qui a été le premier à suggérer que la fréquence d'un son pouvait être modifiée par le mouvement de la source ou de l'observateur. Cela a conduit à l'effet Doppler, qui porte son nom et qui est maintenant largement utilisé dans de nombreuses applications, notamment en météorologie et en médecine. Le physicien Lord Rayleigh développe la théorie qui porte maintenant son nom, connue sous le nom de théorie de Rayleigh. Cette théorie décrit comment les ondes sonores se propagent dans un milieu et comment elles sont affectées par différents facteurs tels que la densité et la pression de l'air.

Les fréquences des notes de musique sont calculées en utilisant le système de tempérament égal, qui a été inventé au XVIIe siècle par des musiciens et des mathématiciens tels que Vincenzo Galilei (père de Galileo) et Simon Stevin. Le système de tempérament égal divise l'octave en 12 intervalles égaux, chacun représentant un "demi-ton". La fréquence d'une note donnée est déterminée en utilisant la relation mathématique suivante : f_n = f_0 * 2^(n/12) Où f_n est la fréquence de la note, f_0 est la fréquence de la note de référence (généralement celle de l'La), et n est le nombre de demi-tons séparant la note de référence de la note ciblée. Avant l'invention de ce système, les musiciens utilisaient des systèmes de tempérament qui donnaient des notes légèrement différentes des notes actuelles, ce qui rendait difficile de jouer avec des instruments de différents fabricants ou de différents systèmes de tempérament. Le système de tempérament égal est maintenant utilisé dans la plupart des instruments de musique occidentaux moderne. Il permet de jouer des accords parfaits avec des instruments de différents fabricants ou dans différents systèmes de tempérament.

La gravitation est une interaction physique fondamentale qui cause l'attraction des corps massifs. Cela se manifeste par la gravité qui retient les objets sur la Terre, ainsi que par les marées, les orbites planétaires et la forme sphérique de certains corps célestes. La théorie de la relativité générale d'Einstein est considérée comme la meilleure explication de la gravitation, considérant la gravitation comme la courbure de l'espace-temps causée par l'énergie de la matière. La loi de la gravitation de Newton est utilisée comme approximation dans les cas non relativistes. La force de gravitation qui s'exerce sur un corps dépend de la masse de ce corps et de la distance entre celui-ci et un autre corps massif. Selon la loi de gravitation universelle de Newton, la force gravitationnelle F est proportionnelle à la masse des corps et inversement proportionnelle au carré de la distance entre eux. Pour un système à deux corps, la formule de la loi de gravitation de Newton est : F = G * (m1 * m2) / d² où F est la force de gravitation, G est la constante gravitationnelle (6.67 x 10^-11 N (m/kg)²), m1 et m2 sont les masses des deux corps, et d est la distance entre eux. L'accélération de la pesanteur, noté g, est égale à g = G * m1 / d² et est exprimée en m/s². Sa valeur est environ de 9,81 m/s². La valeur de g dépend de l'altitude ou de la latitude.

Le terme gyroscope vient des mots grecs gyros qui veut dire « cercle » et scope qui veut dire « observer ». Un gyroscope est un dispositif qui permet de mesurer la vitesse de rotation d'un objet par rapport à un référentiel fixe. Les gyroscopes sont utilisés pour la navigation maritime et aérienne pour aider les pilotes à conserver l'orientation dans l'espace des navires ou avions. Dans un smartphone, le gyroscope est utilisé conjointement à l'accéléromètre et le magnétomètre pour donner l'orientation précise du smartphone.

L'expérience de Hafele-Keating est un test expérimental de la relativité générale. Il a été réalisé en Octobre 1971 par Joseph Hafele et Richard Keating. Dans cette expérience, quatre horloges atomiques synchronisées furent embarquées pendant 632 heures dans des vols commerciaux et firent deux fois le tour du monde, une fois vers l'est et l'autre vers l'ouest. Comparées à l'arrivée avec une autre horloge atomique resté au sol, les horloges présentèrent effectivement le décalage temporel prévu par la théorie.

La Terre tourne autour de son propre axe, qui est légèrement incliné par rapport au plan de l'orbite terrestre autour du Soleil. Cette inclinaison axiale est d'environ 23,5 degrés et est responsable des variations saisonnières sur Terre, car elle fait varier l'exposition des hémisphères au rayonnement solaire tout au long de l'année.

L'intensité sonore est une mesure de l'énergie acoustique d'un son. Plus l'intensité sonore est élevée, plus le son est fort. L'intensité sonore se note I et s'exprime en watt par mètre carré (W.m-2). L'intensité sonore dépends de plusieurs paramètres : 1. l'intensité sonore à l'émetteur 2. la distance du récepteur à la source sonore 3. la présence d'obstacles qui absorbent ou réfléchissent les ondes sonores On peut mesurer l'intensité sonore avec un sonomètre, comme l'application FizziQ, un appareil qui convertit l'énergie acoustique en un signal électrique mesurable.

La machine d'Atwood est un appareil expérimental utilisé pour étudier les principes de la mécanique classique, en particulier les lois de la conservation de l'énergie et de la quantité de mouvement. Il se compose de deux masses accrochées à une corde qui passe par un poulie. L'une des masses est fixe tandis que l'autre est libre de se déplacer. La machine d'Atwood sert à montrer comment l'énergie potentielle et l'énergie cinétique d'un système varient lorsque les masses sont en mouvement, et comment ces énergies sont reliées à la vitesse et à l'accélération. La formule utilisée pour calculer l'accélération de la machine est : a = (m1-m2)/(m1+m2)g, où m1 et m2 sont les masses des objets et g est l'accélération de la pesanteur. La machine d'Atwood a été inventée par le mathématicien et physicien anglais George Atwood au début du 18ème siècle. Il l'a utilisé pour étudier les principes de la mécanique newtonienne, qui décrivent comment les forces agissent sur les objets en mouvement. Il est devenu un outil de base pour l'enseignement de la physique en raison de sa simplicité et de sa capacité à montrer clairement les principes mécaniques en jeu.

Un magnétomètre est un appareil utilisé pour mesurer les champs magnétiques. Il existe plusieurs types de magnétomètres, chacun ayant des caractéristiques et des utilisations différentes. Les smartphones utilisent des magnétomètres à effet Hall, qui mesure la déviation d'un courant électrique qui traverse une plaque en présence d’un champ magnétique. Plus le champ magnétique est fort, plus le courant est dévié. Les utilisations courantes magnétomètre incluent : - la navigation terrestre et maritime en utilisant les champs magnétiques terrestres pour déterminer la direction - les études géologiques pour mesurer les champs magnétiques associés aux roches et aux minéraux - l'analyse des propriétés magnétiques des matériaux pour les applications industrielles telles que les moteurs électriques, les aimants permanents et les dispositifs de stockage de données - la recherche scientifique pour étudier les phénomènes magnétiques dans l'environnement naturel, comme les aurores boréales et les tempêtes solaires.

Micro:bit est un ordinateur de poche programmable développé par une organisation à but non lucratif britannique appelée Micro:bit Educational Foundation, en collaboration avec des entreprises et des organisations gouvernementales. Il a été lancé en 2015 dans le but de fournir aux élèves un moyen abordable et accessible d'apprendre la programmation informatique et l'électronique. Le Micro:bit est un petit ordinateur qui mesure environ 4 cm x 5 cm et pèse moins de 50g. Il possède un processeur, une mémoire, des entrées/sorties numériques et analogiques, un accéléromètre, une boussole, une LED matrix, un bouton et une prise pour une pile. Il peut être programmé à l'aide d'un logiciel de développement intégré (IDE) en ligne ou via un ordinateur à l'aide de différents langages de programmation tels que Python, JavaScript et Microsoft Block. Il est conçu pour être utilisé dans un environnement d'apprentissage, mais peut également être utilisé pour de nombreux projets créatifs et personnels. Il est utilisé dans de nombreux domaines tels que la robotique, la domotique, les jeux, les projets artistiques, les projets de sciences et les projets d'Internet des objets. Micro:bit Educational Foundation a été crée en 2013, cette fondation a pour but de donner aux enfants et aux jeunes un accès à l'éducation en programmation et en technologie de l'information. En 2015, ils ont lancé un appel d'offres pour un ordinateur de poche abordable pour les écoles, qui a donné naissance au Micro:bit. Depuis son lancement, il a été distribué à plus de 10 millions d'élèves dans le monde entier.

Un microphone est un appareil qui convertit les ondes sonores en signaux électriques. Il est utilisé pour enregistrer, amplifier ou transmettre la voix ou les sons à travers un système électronique. Il existe différents types de microphones mais de manière général un microphone reçoit une onde sonore et la transforment en un signal électrique en modifiant un paramètre physique (mouvement, champ, résonance) qui est ensuite converti en courant électrique. Les microphones sont utilisés dans une variété d'applications de la vie quotidienne et à permis l'essor de toute l'industrie de la musique et des télécommunication depuis son invention en 1876 par Alexander Graham Bell. Dans un smartphone il sert principalement pour la fonction de téléphone, pour la fonction vidéo et pour la fonction d'enregistrer de notes vocales. On peut également l'utiliser dans le cadre de l'expérimentation scientifique pour faire de nombreuses expériences sur le son et les onde sonores, comme la mesure de la vitesse du son, ou de la période d'un son pur, ou la visualisation du spectre sonore d'un son ou d'une note de musique.

Un mouvement rectiligne uniforme est un mouvement dans lequel un objet se déplace à une vitesse constante dans une direction droite. Il est caractérisé par une accélération nulle, c'est-à-dire que la vitesse de l'objet reste constante au cours du temps. L'évolution de la position d'un objet en mouvement rectiligne uniforme peut être décrite par une courbe linéaire. La vitesse moyenne d'un objet en mouvement rectiligne uniforme est égale à la distance parcourue divisée par le temps écoulé. La vitesse instantanée d'un objet en mouvement rectiligne uniforme est constante. L'accélération d'un objet en mouvement rectiligne uniforme est nulle.

Le mouvement rectiligne uniformément accéléré (MRUA) est le mouvement d’un mobile en ligne droite dont l’accélération est constante. Dans un MRUA, puisque l'accélération est constante, la variation de la vitesse est la même chaque seconde. Par contre, la variation de position est donc de plus en plus grande, puisqu'une plus grande distance est parcourue à chaque intervalle de temps. L'utilisation du terme rectiligne dans la définition du MRUA renvoie au mouvement en ligne droite. Lorsqu'un mouvement se déroule dans plus d'un axe (par exemple dans un mouvement de projectile), la décomposition de ce mouvement selon les différents axes en facilite l'analyse.

Un mouvement circulaire uniforme est un mouvement dans lequel un objet se déplace sur une circonférence à une vitesse constante. La direction et la vitesse de l'objet sont constamment orientées vers le centre de la circonférence. Par exemple la rotation d'une roue qui tourne à vitesse constante, le mouvement de la Terre autour du Soleil, le mouvement d'un manège de fête foraine, ou le mouvement d'une toupie qui tourne sur elle-même sont des mouvements circulaires uniformes. Dans un mouvement circulaire uniforme, le vecteur vitesse est tangent au cercle de la trajectoire, donc perpendiculaire au rayon durant tout le mouvement. La norm de ce vecteur est constante puisque le mouvement est uniforme. Par contre il n'est pas contant en direction. Le vecteur accélération pointe constamment vers le centre du cercle, et sa valeur est : a = v*v/R v est la vitesse (m.s-1) R est le rayon du cercle de la trajectoire (m) a est l'accélération (m.s-2) La vitesse angulaire est une mesure de la vitesse de rotation de l'objet en mouvement et est représentée par la lettre grecque ω (oméga). Elle est définie comme le changement d'angle θ par unité de temps t, soit ω = θ/t. Dans le MCU, la vitesse angulaire est constante. L'accélération centripète est l'accélération qui maintient un objet en mouvement circulaire. Elle est dirigée vers le centre de la trajectoire et a une magnitude égale à v^2/r, où v est la vitesse de l'objet. Cette accélération est responsable de la sensation de "tiraillement" ressentie lors d'un virage à grande vitesse dans une voiture. La période de rotation est le temps nécessaire à un objet en mouvement circulaire pour effectuer une rotation complète. Elle est représentée par T et est déterminée par la formule T = 2πr/v, où π est une constante mathématique (approximativement égale à 3,14). La fréquence de rotation, notée f, est l'inverse de la période de rotation, soit f = 1/T. Les lois de Kepler décrivent le mouvement des planètes autour du Soleil en utilisant le MCU. La première loi de Kepler stipule que les planètes se déplacent autour du Soleil selon une trajectoire elliptique. La deuxième loi de Kepler indique que la ligne reliant une planète au Soleil balaie des aires égales en des temps égaux, ce qui implique que la planète se déplace plus rapidement lorsqu'elle est plus proche du Soleil. La troisième loi de Kepler établit une relation entre la période de rotation d'une planète autour du Soleil et sa distance au Soleil.

L'histoire certainement apocryphe de Niels Bohr se jouant de son professeur de physique et démontrant son incroyable intelligence est célèbre pour montrer qu'il y a de multiples solutions pour résoudre un problème. Elle est romancée par Murray Gell-Mann dans son livre "Le quark et le jaguar" de la façon suivante : "J'ai reçu un coup de fil d'un collègue à propos d'un étudiant. Il estimait qu'il devait lui donner un zéro à une question de physique, alors que l'étudiant réclamait un 20. Le professeur et l'étudiant se mirent d'accord pour choisir un arbitre impartial et je fus choisi. Je lus la question de l'examen : Montrez comment il est possible de déterminer la hauteur d'un immeuble à l'aide d'un baromètre. L'étudiant avait répondu : On prend le baromètre en haut de l'immeuble, on lui attache une corde, on le fait glisser jusqu'au sol, ensuite on le remonte et on mesure la longueur de la corde. La longueur de la corde donne la hauteur de l'immeuble. L'étudiant avait raison vu qu'il avait répondu juste et complètement à la question. D'un autre côté, je ne pouvais pas lui mettre ses points : dans ce cas, il aurait reçu son diplôme de physique alors qu'il ne m'avait pas montré de connaissances en physique. J'ai proposé de donner une autre chance à l'étudiant en lui donnant six minutes pour répondre à la question avec l'avertissement que pour la réponse il devait utiliser ses connaissances en physique. Après cinq minutes, il n'avait encore rien écrit. Je lui ai demandé s'il voulait abandonner mais il répondit qu'il avait beaucoup de réponses pour ce problème et qu'il cherchait la meilleure d'entre elles. Je me suis excusé de l'avoir interrompu et lui ai demandé de continuer. Dans la minute qui suivit, il se hâta pour me répondre : — On place le baromètre à la hauteur du toit. On le laisse tomber en mesurant son temps de chute avec un chronomètre. Ensuite en utilisant la formule x = 1/2*g*t*t, on trouve la hauteur de l'immeuble. À ce moment, j'ai demandé à mon collègue s'il voulait abandonner. Il me répondit par l'affirmative et donna presque 20 à l'étudiant. En quittant son bureau, j'ai rappelé l'étudiant car il avait dit qu'il avait plusieurs solutions à ce problème. — Hé bien, dit-il, il y a plusieurs façons de calculer la hauteur d'un immeuble avec un baromètre. Par exemple, on le place dehors lorsqu'il y a du soleil. On mesure la hauteur du baromètre, la longueur de son ombre et la longueur de l'ombre de l'immeuble. Ensuite, avec un simple calcul de proportion, on trouve la hauteur de l'immeuble. — Bien, lui répondis-je, et les autres. — Il y a une méthode assez basique que vous allez apprécier. On monte les étages avec un baromètre et en même temps on marque la longueur du baromètre sur le mur. En comptant le nombre de traits, on a la hauteur de l'immeuble en longueur de baromètre. C'est une méthode très directe. Bien sûr, si vous voulez une méthode plus sophistiquée, vous pouvez pendre le baromètre à une corde, le faire balancer comme un pendule et déterminer la valeur de g au niveau de la rue et au niveau du toit. À partir de la différence de g la hauteur de l'immeuble peut être calculée. De la même façon, on l'attache à une grande corde et en étant sur le toit, on le laisse descendre jusqu'à peu près le niveau de la rue. On le fait balancer comme un pendule et on calcule la hauteur de l'immeuble à partir de la période des oscillations. Finalement, il conclut : — Il y a encore d'autres façons de résoudre ce problème. Probablement la meilleure est d'aller au sous-sol, frapper à la porte du concierge et lui dire : « J'ai pour vous un superbe baromètre si vous me dites quelle est la hauteur de l'immeuble. » J'ai ensuite demandé à l'étudiant s'il connaissait la réponse que j'attendais. Il a admis que oui mais qu'il en avait marre de l'université et des professeurs qui essayaient de lui apprendre comment il devait penser. »

Le pendule est un outil scientifique qui a été utilisé pendant des siècles pour étudier les lois de la physique et de la mécanique. La caractéristique principale d'un pendule simple est que, pour de petits angles, la période des oscillations ne dépend que de la longueur du fil et de la gravité. Pour cette raison le pendule a été un composant essentiel des horloges pendant de nombreux siècles. En sciences les pendules simples sont utilisés pour étudier les principes de la gravité et de la dynamique. Il a permis notamment aux scientifiques de montrer que l'accélération de la pesanteur n'était pas constante. L'équation de la période d'un pendule simple pour des oscillations de petits angles est donnée par : T = 2π * sqrt(l/g) Avec T représente la période en secondes, l représente la longueur du fil en mètres et g représente l'accélération due à la gravité en mètres par seconde carré. Cette équation montre que la période d'oscillation d'un pendule simple dépend de la longueur du fil et de l'accélération due à la gravité. Plus la longueur du fil est grande, plus la période est longue. De même, plus l'accélération due à la gravité est grande, plus la période est courte. Le pendule de Newton est un autre type de pendule qui permet d'étudier les collisions et vérifier le théorème de conservation de l'énergie. Le pendule de Foucault est un autre exemple de l'utilisation du pendule en science. Il s'agit d'un pendule qui permet de démontrer la rotation de la Terre. Le pendule de Foucault est constitué d'une masse lourde suspendue à un fil de grande longueur. Lorsque le pendule est en mouvement, il reste dans le même plan de vibration, mais la Terre tourne sous lui, de sorte que le plan de vibration semble tourner par rapport à la Terre. En physique quantique, les pendules peuvent également être utilisés pour étudier les principes de la mécanique quantique. Les oscillations d'un pendule peuvent être utilisées pour démontrer les concepts d'oscillations quantiques et d'interférence quantique.

Un pendule de Newton est un dispositif éducatif ou de démonstration scientifique composé de plusieurs billes suspendues par des fils ou des tiges. Lorsque les billes sont en équilibre, elles forment une chaîne droite. Lorsqu'on en fait bouger une, elle entre en collision avec les autres billes, ce qui provoque un transfert d'énergie d'une bille à l'autre. Cela entraîne des mouvements chaotiques des billes qui finissent par se stabiliser à nouveau dans une chaîne droite. Le pendule de Newton est souvent utilisé pour démontrer des concepts de base de la physique, tels que la conservation de l'énergie et la conservation de la quantité de mouvement. Il est également utilisé comme objet de décoration, et peut être trouvé dans de nombreux magasins de jouets et de curiosités. Le fonctionnement du pendule de Newton est relativement simple. Chaque bille est suspendue par une tige ou un fil de longueur égale. Lorsqu'une bille est tirée ou poussée, elle entre en collision avec la bille suivante, transférant ainsi une partie de son énergie cinétique. Cette énergie est transmise à la bille suivante, et ainsi de suite, jusqu'à ce que la dernière bille entre en collision avec une surface stationnaire, comme le support sur lequel le pendule est posé. Lorsque toutes les billes se sont immobilisées, le pendule de Newton peut être remis en position initiale pour répéter le processus. Le pendule de Newton peut être utilisé pour illustrer des concepts de base tels que la loi de la gravité et la conservation de l'énergie. Par exemple, lorsque les billes sont initialement en équilibre, l'énergie potentielle gravitationnelle est maximale. Lorsque la première bille est en mouvement, cette énergie potentielle est transformée en énergie cinétique, qui est ensuite transférée d'une bille à l'autre. Lorsque toutes les billes sont immobiles, l'énergie cinétique est convertie en chaleur par frottement, de sorte que l'énergie totale du système reste constante. Le comportement de ce système a été étudié à la fin du XVIIème siècle par les scientifiques John Wallis, Christopher Wren et Christiaan Huygens.

La pesanteur est la force qui attire tout corps massif l'un vers l'autre. C'est l'effet de la gravité, qui est la manifestation physique de l'interaction gravitationnelle entre les corps massifs. Elle s'exerce sur tous les objets, indépendamment de leur nature ou de leur composition, et est proportionnelle à la masse des corps impliqués et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. La pesanteur est responsable de plusieurs phénomènes naturels, tels que la formation des étoiles et des planètes, la stabilité des orbites des corps célestes et l'évolution de la structure à grande échelle de l'Univers. L'accélération de la pesanteur, g, est l'accélération d'un corps en chute libre à proximité de la surface de la Terre. Sa valeur, au niveau de la mer, varie de 9,78 m/s² (à l'équateur) à 9,83 m/s² (aux pôles). En France, la valeur couramment utilisée est 9,81 m/s².

Pi (π) est une constante mathématique définissant le rapport entre la circonférence d'un cercle et son diamètre. Autrement dit, si on divise la circonférence d'un cercle par son diamètre, on obtient toujours le même nombre, qui est approximativement égal à 3,14159. Pi est un nombre irrationnel, ce qui signifie qu'il a une séquence infinie de décimales non périodiques et qu'il ne peut pas être exprimé exactement comme une fraction. Pi (π) est présent dans de nombreuses formules de physique, en raison de sa relation avec les cercles, les ondes et les oscillations. Voici quelques exemples d'utilisation de Pi dans des formules de physique : Cinématique circulaire : Pour un mouvement circulaire uniforme, la vitesse angulaire (ω) est définie comme ω = 2πf, où f est la fréquence. La vitesse linéaire (v) est donnée par v = ωR, où R est le rayon du cercle. Aire et volume : Les formules pour calculer l'aire d'un disque (A = πR²) et le volume d'un cylindre (V = πR²h), d'une sphère (V = 4/3πR³) ou d'un cône (V = 1/3πR²h) font toutes intervenir Pi. Loi de Biot-Savart : Cette loi décrit le champ magnétique créé par un courant électrique. Dans le cas d'un fil infiniment long et rectiligne, le champ magnétique à une distance R du fil est B = (μ₀I)/(2πR), où μ₀ est la perméabilité magnétique du vide et I est l'intensité du courant. Période orbitale : La période (T) d'un objet en orbite circulaire autour d'une masse centrale (M) est donnée par T = 2π√(a³/G(M+m)), où a est la distance moyenne entre les deux objets (le demi-grand axe de l'orbite), G est la constante gravitationnelle universelle et m est la masse de l'objet en orbite. Cette formule est dérivée de la troisième loi de Kepler et est valable pour les orbites circulaires et elliptiques. Formules d'oscillateurs harmoniques : Dans le cas d'un oscillateur harmonique simple, comme un ressort ou un pendule, la période (T) est définie par T = 2π√(m/k) pour un ressort et T = 2π√(l/g) pour un pendule, où m est la masse, k est la constante du ressort, l est la longueur du pendule et g est l'accélération due à la gravité. Loi de Coulomb : La force électrostatique (F) entre deux charges ponctuelles (q₁ et q₂) est donnée par F = (kq₁q₂)/r², où r est la distance entre les charges et k = 1/(4πε₀), avec ε₀ étant la permittivité électrique du vide. Formule de Heisenberg : Le principe d'incertitude de Heisenberg stipule qu'il est impossible de connaître simultanément la position (Δx) et la quantité de mouvement (Δp) d'une particule avec une précision infinie. La relation d'incertitude est donnée par ΔxΔp ≥ ħ/2, où ħ = h/(2π) est la constante de Planck réduite.

Un podomètre est un dispositif utilisé pour mesurer le nombre de pas effectués lors d'une marche ou d'une course à pied. Il est généralement porté sur le corps, souvent attaché à une ceinture ou un bracelet, et utilise des capteurs pour détecter les mouvements et les vibrations qui se produisent lorsque vous marchez ou courez. Les données sont ensuite converties en pas. L'histoire des podomètres remonte à plusieurs siècles, où les gens ont utilisé des compteurs de pas pour mesurer la distance parcourue lors de voyages à pied. Les premiers podomètres modernes électroniques ont été développés dans les années 1960, et ont été utilisés principalement pour les études scientifiques sur l'activité physique. Avec l'avènement des technologies de l'information, les podomètres sont devenus plus accessibles et plus faciles à utiliser pour le grand public, et ont été intégrés dans des appareils électroniques tels que les téléphones portables, les montres intelligentes et les bracelets d'activité. Un exemple courant d'utilisation d'un podomètre est pour suivre l'activité physique, les utilisateurs peuvent fixer des objectifs quotidiens en termes de nombre de pas, et utiliser ces données pour évaluer leur forme physique et améliorer leur santé globale. Il peut également être utilisé en combinaison avec d'autres données, comme la distance parcourue et les calories brûlées pour suivre les progrès d'un programme de fitness. Les podomètres peuvent également être utilisés pour la recherche sur la santé, l'analyse de données sur la population et pour développer des programmes d'amélioration de la santé.

Un casque à réduction de bruit active utilise des microphones pour capturer le bruit ambiant de l'environnement extérieur. Il utilise ensuite un processus appelé "annulation de bruit" pour générer un signal de bruit inverse, qui est combiné avec le signal audio entrant pour annuler les bruits indésirables.

Un référentiel galiléen est un référentiel dans lequel le principe d'inertie est vérifié, c'est-à-dire que tout corps ponctuel sur lequel ne s’exerce aucune force ou sur lequel la résultante des forces est nulle est en mouvement de translation rectiligne uniforme, ou au repos. L'histoire de la théorie galiléenne remonte au 17ème siècle, lorsque Galileo Galilei a commencé à étudier les mouvements des corps célestes en utilisant des instruments tels que la lunette astronomique. Il a découvert que les corps célestes suivaient des lois simples en matière de mouvement, indépendamment de leur position dans l'espace, et que ces lois étaient indépendantes de l'observateur. Ces découvertes ont conduit à la formulation de la première théorie moderne de la mécanique, connue sous le nom de "mécanique galiléenne" qui décrit comment les corps se déplacent sous l'effet de forces connues. Un exemple courant d'utilisation d'un référentiel galiléen est pour décrire les mouvements des corps célestes dans l'espace, tels que les satellites et les planètes. Il est également utilisé pour décrire les mouvements des objets sur Terre, tels que les véhicules terrestres et les avions. Il est important de noter que dans le contexte de la physique moderne, les référentiels galiléens ne sont plus considérés comme des référentiels absolus mais plutôt comme des référentiels approximatifs car ils ne tiennent pas compte de certaines effets relativistes.

La fréquence de résonance d'une cavité est la fréquence à laquelle une onde vibratoire peut s'amplifier considérablement à l'intérieur de la cavité. Cela se produit lorsque la fréquence de l'onde est en phase avec les réflexions internes de la cavité, créant ainsi une résonance. Cet effet s'appelle la résonance de Helmholtz. La fréquence de résonance dépend des dimensions et des caractéristiques acoustiques de la cavité. Pour certaines cavités on peut donner la formule analytique de la fréquence de résonance. Par exemple pour un tube fermé de longueur l et de rayon r, la fréquence de résonance f est : f = c/(4*(l+2a) avec a = 0,62*R

Une saison est une période de l'année caractérisée par des conditions climatiques et météorologiques spécifiques, influencées principalement par l'inclinaison axiale de la Terre et sa révolution autour du Soleil. Les saisons affectent les températures, les précipitations, les heures d'ensoleillement et les phénomènes naturels tels que la croissance des plantes et le comportement des animaux.

Un son complexe est un son qui est produit par une combinaison de plusieurs fréquences distinctes. La plupart des sons que nous entendons sont des sons complexes, tels que la voix humaine, les instruments de musique, les moteurs, les animaux, etc. Bien que les notes de musique soient en théorie des sons purs, les instruments créent des sons complexes du fait de la résonance des instruments qui génèrent ce que l'on appelle des harmoniques. Le son particulier de chaque instrument s'appelle le timbre. Les sons complexes peuvent également être analysés et décomposés en leurs fréquences constitutives pour étudier leur composition et leur structure. C'est ce que l'on appelle l'analyse par spectre ou analyse spectrale. FizziQ permet de faire une telle analyse.

Un son harmonique est un son qui a une fréquence qui est un multiple entier de la fréquence fondamentale d'un son. Par exemple, si la fréquence fondamentale d'un son est de 100 Hz, alors les fréquences de 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz, etc. seraient des harmoniques de ce son. Les sons harmoniques sont souvent produits par des sources sonores qui vibrent de manière régulière, comme les cordes d'un violon ou les cordes vocales d'un chanteur. Ils sont également produits par des sources sonores synthétiques, comme les claviers électroniques et les logiciels de synthèse sonore. Il est relativement facile de reconnaître un son harmonique. Ils ont généralement une qualité de son plus claire et plus cristalline que les sons non harmoniques, et ils peuvent souvent être perçus comme étant plus "purs" ou "agréables" à l'oreille.

Un son pur est un son qui est produit par une seule fréquence, sans aucune modulation ou combinaison avec d'autres fréquences. Ce son peut être produit par une source sonore simple, comme une flûte ou une corde de violon, ou par un générateur électronique de sons purs. Les sons purs sont utiles pour la recherche scientifique et la calibration d'équipements audio. Ils peuvent également être utilisés pour tester l'acuité auditive et la capacité d'une personne à distinguer différentes fréquences sonores. Les sons purs sont opposés aux sons complexes qui sont composés de plusieurs sons purs.

Un théodolite est un instrument de mesure utilisé pour mesurer les angles horizontaux et verticaux. Il est principalement utilisé en topographie, en génie civil, en construction et en géodésie pour mesurer les angles d'inclinaison et les distances horizontales et verticales. Le théodolite de l'application FizziQ permet de mesurer des angles sur le plan vertical par rapport à l'horizontal, et également de mesurer l'angle d'un point visé avec l'appareil photo et le nord. Cet outil est utilisé pour réaliser des mesures de triangulation et de hauteur.

Le timbre d'un instrument de musique est la qualité distinctive de son son, qui le différencie des autres instruments. Cela inclut les caractéristiques comme la hauteur, l'intensité, la durée et le spectre (les fréquences composant le son). Par exemple, le timbre d'un violon est différent du timbre d'un saxophone, même s'ils jouent la même note à la même hauteur. Le timbre d'un instrument est influencé par de nombreux facteurs, tels que la forme et la taille de l'instrument, les matériaux utilisés pour le fabriquer, la façon dont il est joué (par exemple, avec ou sans vibrato) et les effets sonores utilisés (par exemple, le reverb ou la distorsion). Le timbre d'un instrument peut également changer selon la hauteur de la note jouée, et certains instruments ont des timbres qui sont plus caractéristiques que d'autres (par exemple, le son grave et rond du tuba est facilement reconnaissable).

La triangulation est une méthode utilisée pour déterminer la position d'un objet ou d'un point dans l'espace en utilisant des mesures de distance ou des angles par rapport à deux ou plusieurs points de référence connus. Il existe plusieurs techniques de triangulation, la plus utilisée est la méthode de la triangulation à partir de mesures angulaires qui consiste à déterminer la position d'un objet en utilisant des mesures d'angles formés par des lignes reliant l'objet à deux ou plusieurs points de référence connus.

La vitesse du son, également appelée vitesse acoustique, est la vitesse à laquelle les ondes sonores traversent un milieu. Les ondes sonores sont des ondes mécaniques qui transfèrent de l'énergie d'un point à un autre en comprimant et décompressant les molécules du milieu. La vitesse du son dépend de divers facteurs tels que la température, la pression et la densité du milieu. Contrairement à la vitesse de la lumière, la vitesse du son n'est pas une constante universelle, mais dépend de plusieurs facteurs, tels que la température, la pression et le milieu. Dans l'air, les ondes sonores ses déplacent plus rapidement si la température augmente. Elles se déplacent également plus rapidement dans les liquides plus denses que dans l'air ou encore dans les solides. Dans l'air à température ambiante, la vitesse du son est d'environ 343 mètres par seconde à 20 degrés Celsius. Elle varie avec la température, l'altitude et les conditions atmosphériques. À mesure que l'altitude augmente, l'air devient moins dense, et la célérité du son diminue. De même, les changements de température et de pression affectent la vitesse du son. La vitesse du son dans l'eau est 5 fois plus rapide à environ 1.480 mètres par seconde, alors que dans le béton, elle atteint la vitesse de 3.100 mètres par seconde. Les autres caractéristiques du milieu, telles que la compressibilité, peuvent également affecter la vitesse du son. La vitesse du son est souvent comparée au nombre de Mach, qui est le rapport de la vitesse d'un objet à la vitesse du son dans le même milieu. Par exemple, si un avion se déplace à deux fois la vitesse du son, son nombre de Mach serait de 2. Le nombre de Mach est un facteur important en aérodynamique, car il détermine si un objet se déplace à des vitesses subsoniques, transsoniques ou supersoniques. L'un des phénomènes les plus fascinants associés à la vitesse du son est le bang sonique. Un bang sonique est un son fort causé par des ondes de choc générées par un objet se déplaçant plus vite que la vitesse du son. Lorsqu'un objet tel qu'un avion ou une balle se déplace plus vite que la vitesse du son, il crée une onde de pression qui se propage dans l'air. L'onde de pression crée une augmentation soudaine de la pression, ce qui se traduit par un bruit fort qui peut être entendu à des kilomètres à la ronde.