la physique , science qui traite de la structure de la matière et des interactions entre les constituants de l'observable univers . Au sens le plus large, la physique (du grec physikos ) concerne tous les aspects de la nature aux niveaux macroscopique et submicroscopique. Son champ d'étude englobe non seulement le comportement des objets sous l'action de forces données, mais aussi la nature et l'origine des champs de force gravitationnels, électromagnétiques et nucléaires. Son objectif ultime est la formulation de quelques complet principes qui rassemblent et expliquent tous ces folie phénomènes.
Modèle de Bernoulli de pression de gaz Tel que conçu par Daniel Bernoulli dans Hydrodynamique (1738), les gaz sont constitués de nombreuses particules en mouvement aléatoire rapide. Il a supposé que la pression d'un gaz est produite par l'impact direct des particules sur les parois du récipient. Encyclopédie Britannica, Inc.; d'après Daniel Bernoulli, Hydrodynamique (1738)
La physique est la branche de la science qui traite de la structure de matière et comment les constituants fondamentaux de l'univers interagissent. Il étudie des objets allant du très petit en utilisant la mécanique quantique à l'univers entier en utilisant la relativité générale.
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Les physiciens et autres scientifiques utilisent le Système international d'unités (SI) dans leur travail parce qu'ils souhaitent utiliser un système approuvé par les scientifiques du monde entier. Depuis 2019, les unités SI sont définies en termes de constantes physiques fondamentales, ce qui signifie que les scientifiques n'importe où utilisant SI peuvent s'entendre sur les unités qu'ils utilisent pour mesurer les phénomènes physiques.
La physique est la base science physique . Jusqu'à une époque assez récente la physique et philosophie naturelle ont été utilisés de manière interchangeable pour la science dont le but est la découverte et la formulation des lois fondamentales de la nature. Au fur et à mesure que les sciences modernes se développaient et devenaient de plus en plus spécialisées, la physique en est venue à désigner cette partie de la science physique non incluse dans l'astronomie, chimie , la géologie et l' ingénierie . Cependant, la physique joue un rôle important dans toutes les sciences naturelles et tous ces domaines ont des branches dans lesquelles les lois physiques et les mesures reçoivent une attention particulière, portant des noms tels que l'astrophysique, la géophysique, la biophysique et même la psychophysique. La physique peut, à la base, être définie comme la science de matière , mouvement , et l' énergie . Ses lois sont généralement exprimées avec économie et précision dans le langage des mathématiques.
A la fois l'expérimentation, l'observation de phénomènes dans des conditions contrôlées le plus précisément possible, et la théorie, la formulation d'un conceptuel cadre, jouent des rôles essentiels et complémentaires dans l'avancement de la physique. Les expériences physiques donnent lieu à des mesures, qui sont comparées aux résultats prédits par la théorie. Une théorie qui prédit de manière fiable les résultats des expériences auxquelles elle est applicable est dite incarner une loi de la physique. Cependant, une loi est toujours sujette à modification, remplacement ou restriction à un domaine plus restreint, si une expérience ultérieure le rend nécessaire.
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Le but ultime de la physique est de trouver un ensemble unifié de lois régissant la matière, le mouvement et l'énergie à de petites distances subatomiques (microscopiques), à l'échelle humaine (macroscopique) de la vie quotidienne et aux plus grandes distances (par exemple, celles sur l'échelle extragalactique). Cet objectif ambitieux a été atteint dans une large mesure. Bien qu'une théorie complètement unifiée des phénomènes physiques n'ait pas encore été réalisée (et ne le sera peut-être jamais), un ensemble remarquablement petit de lois physiques fondamentales semble capable de rendre compte de tous les phénomènes connus. Le corps de la physique développé jusqu'au tournant du 20ème siècle, connu sous le nom de physique classique, peut largement expliquer les mouvements d'objets macroscopiques qui se déplacent lentement par rapport à la vitesse de la lumière et pour des phénomènes tels que Chauffer , sonner , électricité , magnétisme et lumière . Les développements modernes de la relativité et de la mécanique quantique modifient ces lois dans la mesure où elles s'appliquent à des vitesses plus élevées, des objets très massifs, et aux minuscules constituants élémentaires de la matière, tels que les électrons, les protons et les neutrons .
Les branches ou domaines traditionnellement organisés de la physique classique et moderne sont délimité au dessous de.
On entend généralement par mécanique l'étude du mouvement des objets (ou de leur immobilité) sous l'action de forces données. La mécanique classique est parfois considérée comme une branche des mathématiques appliquées. Il comprend la cinématique, la description du mouvement, et la dynamique, l'étude de l'action des forces dans la production du mouvement ou équilibre statique (le dernier constituant la science de la statique). Les sujets du XXe siècle quantum mécanique, cruciale pour traiter la structure de la matière, les particules subatomiques, la superfluidité, la supraconductivité, étoiles à neutrons , et d'autres phénomènes majeurs, et la mécanique relativiste , importante lorsque les vitesses approchent de celle de la lumière, sont des formes de mécanique qui seront discutées plus loin dans cette section.
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illustration de la loi d'élasticité des matériaux de Robert Hooke Illustration de la loi d'élasticité des matériaux de Hooke, montrant l'étirement d'un ressort proportionnellement à la force appliquée, d'après Robert Hooke Conférences sur le pouvoir Restitutiva (1678). Photos.com/Jupiterimages
En mécanique classique, les lois sont initialement formulées pour des particules ponctuelles dans lesquelles les dimensions, formes et autres intrinsèque les propriétés des corps sont ignorées. Ainsi, en première approximation, même des objets aussi gros que la Terre et le Soleil sont traités comme des points - par exemple, dans le calcul du mouvement orbital planétaire. En corps rigide dynamique , l'extension des corps et leurs distributions de masse sont également pris en compte, mais ils sont imaginés comme incapables de déformation . La mécanique des solides déformables est élasticité ; l'hydrostatique et l'hydrodynamique traitent respectivement des fluides au repos et en mouvement.
Les trois lois du mouvement énoncés par Isaac Newton forment le fondement de la mécanique classique, ainsi que la reconnaissance que les forces sont des quantités dirigées (vecteurs) et se combinent en conséquence. La première loi, également appelée loi d'inertie, stipule que, à moins qu'une force extérieure n'agisse dessus, un objet au repos reste au repos, ou s'il est en mouvement, il continue à se déplacer en ligne droite à vitesse constante. Un mouvement uniforme ne nécessite donc pas de cause. En conséquence, la mécanique ne se concentre pas sur le mouvement en tant que tel, mais sur le changement d'état de mouvement d'un objet qui résulte de la force nette agissant sur lui. La deuxième loi de Newton assimile la force nette sur un objet au taux de variation de sa quantité de mouvement, cette dernière étant le produit de la masse d'un corps et de sa vitesse. La troisième loi de Newton, celle de l'action et de la réaction, stipule que lorsque deux particules interagissent, les forces que chacune exerce sur l'autre sont égales en amplitude et opposées en direction. Prises ensemble, ces lois mécaniques permettent en principe de déterminer les mouvements futurs d'un ensemble de particules, pourvu que leur état de mouvement soit connu à un instant donné, ainsi que les forces qui agissent entre elles et sur elles de l'extérieur. De ce caractère déterministe des lois de la mécanique classique, des conclusions philosophiques profondes (et probablement incorrectes) ont été tirées dans le passé et même appliquées à l'histoire humaine.
Situées au niveau le plus élémentaire de la physique, les lois de la mécanique sont caractérisées par certaines propriétés de symétrie, comme en témoigne la symétrie susmentionnée entre les forces d'action et de réaction. D'autres symétries, telles que l'invariance (c'est-à-dire la forme immuable) des lois sous des réflexions et des rotations effectuées dans l'espace, l'inversion du temps ou la transformation vers une autre partie de l'espace ou vers une autre époque du temps, sont présentes à la fois dans mécanique et en mécanique relativiste, et avec certaines restrictions, également en mécanique quantique. On peut montrer que les propriétés de symétrie de la théorie ont comme conséquences mathématiques des principes de base connus sous le nom de lois de conservation, qui affirment la constance dans le temps des valeurs de certaines quantités physiques dans des conditions prescrites. Les quantités conservées sont les plus importantes en physique ; parmi eux sont la masse et l'énergie (dans la théorie de la relativité, la masse et l'énergie sont équivalentes et sont conservées ensemble), le moment , le moment angulaire et charge électrique .
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