From bfcf977d5dadf88cfc556f5120968f1e07ddcc40 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: Orestis <orestis.malaspinas@pm.me>
Date: Fri, 12 Mar 2021 11:16:38 +0100
Subject: [PATCH] added reponses partout
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02_lois_de_newton.md | 51 ++++++++++++--
03_charge_electrique_champs_electrique.md | 8 ++-
04_potentiel_electrique.md | 84 ++++++++++++++++++++++-
Makefile | 17 ++++-
4 files changed, 153 insertions(+), 7 deletions(-)
diff --git a/02_lois_de_newton.md b/02_lois_de_newton.md
index e09c6b0..d6ce2f1 100644
--- a/02_lois_de_newton.md
+++ b/02_lois_de_newton.md
@@ -240,12 +240,21 @@ En d'autres termes $$\vec{F}_1+\vec{F}_2+...\vec{F}_N=\sum_{i=0}^N\vec{F}_i=0.$$
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-Question #
+Question (Bus) #
Lorsque vous êtes dans le bus et que soudainement le chauffeur freine, vous êtes projetés vers l'avant. Quelle force est responsable de cette projection?
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+---
+
+Réponse (Bus) #
+
+Lorsque le bus freine, vous avez tendance à vouloir continuer de vous déplacer
+en mouvement rectiligne uniforme. Ainsi, vous continuez votre route car aucune force n'est là pour vous retenir.
+
+---
+
Dans ce chapitre nous nous intéressons à la *statique*. Les objets sont tous par définition dans un état *d'équilibre* et la somme de toutes les forces agissant sur un objet seront *nulles*. En d'autres terme la force résultante est toujours nulle
$$\vec F_\mathrm{res}=0.$$
@@ -456,8 +465,14 @@ Que se passe-t-il donc?
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+---
+
+Réponse #
+
Notre corps est soumis à la gravité. Il transmet cette force à la chaise sur laquelle nous sommes assis. En réaction, la chaise exerce une force égale en norme et opposée en direction à la force de gravité.
+---
+
Ce comportement se généralise à toute force, même lorsqu'une accélération est présente. Lorsqu'on plante un clou avec un marteau. La force que le marteau applique sur le clou, le marteau ressent une force égale en norme et opposée en direction appliquée par le clou.
Ce comportement a été décrit par Newton dans sa troisième loi:
@@ -473,12 +488,16 @@ Cette loi peut sembler contre intuitive dans un premier temps, mais en fait vous
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-Question #
+Question (Gravité) #
Lors d'un saut en chute libre, la force de gravité de la terre (qui est responsable de la chute libre) et la force de l'homme sur la terre sont égales et opposées. Dès lors, pourquoi est-ce l'homme qui tombe et non la terre qui se rapproche de l'homme?
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+---
+
+Réponse (Gravité) #
+
En fait bien que la force soit égale et opposée, les objets, et en particulier leur masse, sont différents. Dans le cas de la chute libre, un homme pèse environ $80\ \kg$, alors que la terre a une masse d'environ $6\cdot 10^{24}\ \kg$. La force de gravité se calcule comme
$$\vec F_g=m\cdot \vec g,$$
où $\vec g$ est le vecteur d'accélération gravitationnelle, avec la norme de $\vec g$ de la terre qui est de
@@ -489,6 +508,8 @@ Cette force est égale et opposée à celle que ressent la terre. On peut donc c
$$a_\mathrm{terre}=\frac{F_g}{m_\mathrm{terre}}=\frac{800}{6\cdot 10^{24}}\cong 1.3\cdot 10^{-22}\ \m/\s^2.$$
L'accélération de la terre est donc tellement faible qu'elle est complètement imperceptible.
+---
+
Il existe beaucoup d'exemple où ce principe "d'action-réaction" est très utile.
Une application très spectaculaire est la propulsion des fusées. Lors de son décollage les moteurs de la fusée éjectent une grande quantité de gaz: ils leur appliquent une force verticale dirigée vers l'arrière de la fusée (voir la @fig:rocket). Les gaz en contre-partie exercent une force dirigée vers l'avant fusée. C'est cette force qui est responsable de la propulsion de la fusée, et non une éventuelle force que la fusée exercerait sur le sol ou sur l’atmosphère (via les gaz éjectés). Ce processus est tout à fait similaire à ce qui se passe quand un ballon se dégonfle.
@@ -530,7 +551,19 @@ Un gros camion entre en collision frontale avec une petite voiture de sport.
1. Quelle est la voiture qui va ressentir la plus grande force?
2. Quelle est la voiture qui va ressentir la plus grande accélération?
-3. Quelle est la loi de Newton qui va nous aider à trouver la réponse à cette question?
+3. Quelle sont les de Newton qui vont nous aider à trouver les réponses à ces questions?
+
+---
+
+---
+
+Réponse (Accident) #
+
+Un gros camion entre en collision frontale avec une petite voiture de sport.
+
+1. Les deux ressentent la même force.
+2. La voiture de sport.
+3. Respectivement la troisième et la deuxième.
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@@ -790,12 +823,22 @@ $$a=F_\mathrm{res}/m=10.6/10=1.06\ \m/\s^2.$$
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-Question #
+Question (Luge) #
Est-il plus facile de pousser ou de tirer une luge? Pourquoi?
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+---
+
+Réponse (Luge) #
+
+Tirer la luge, car lorsque nous poussons nous avons tendance à "enfoncer" la luge dans le
+sole et donc augmenter le frottement. A l'inverse quand on tire la luge,
+on a tendance à la soulever et donc à diminuer le frottement.
+
+---
+
Exemple (Plan incliné) #
Afin de complexifier un peu plus encore les cas d'application de la force de frottement considérons le cas
diff --git a/03_charge_electrique_champs_electrique.md b/03_charge_electrique_champs_electrique.md
index 1b788b8..2a1f06d 100644
--- a/03_charge_electrique_champs_electrique.md
+++ b/03_charge_electrique_champs_electrique.md
@@ -128,12 +128,18 @@ la charge par induction?
---
+---
+
+Réponse (Charger un conducteur) #
+
Ce processus permet de charger un objet assez facilement.
Pour ce faire, il faut connecter l'objet à l'aide d'un conducteur à la Terre[^8] (à l'aide d'un fil par exemple). Puis en utilisant la
charge par induction les électrons vont quitter (ou pénétrer)
le conducteur depuis la Terre. Puis il suffit de couper le
fil et le tour est joué.
+---
+
## La loi de Coulomb
Dans les précédentes sections, nous avons vu la phénoménologie
@@ -144,7 +150,7 @@ force.
---
-Question (Force électrique) #
+Question ouverte (Force électrique) #
De quoi dépend la force électrique à votre avis?
diff --git a/04_potentiel_electrique.md b/04_potentiel_electrique.md
index 6cef78a..54076f0 100644
--- a/04_potentiel_electrique.md
+++ b/04_potentiel_electrique.md
@@ -47,7 +47,7 @@ $$
Le changement d'énergie potentielle est donc
$$
E_\mathrm{pot}(B)-E_\mathrm{pot}(A)=-q\cdot E\cdot d.
-$$
+$${#eq:epot}
L'énergie potentielle diminue dans ce cas (le travail est positif)
et la particule accélère naturellement du point $A$ au point $B$.
Ainsi la loi de conservation d'énergie est vérifiée:
@@ -56,8 +56,90 @@ d'autant. A l'inverse si on remplace la charge $q$ par $-q$
son énergie potentielle sera augmentée lors du déplacement
de $A$ à $B$.
+---
+
+Question (Unités) #
+
+Quelles sont les unités de l'énergie potentielle électrique?
+
+---
+
+---
+
+Réponse (Unités) #
+
+Comme pour toute énergie, les unités sont des joules, $[J]$, soit des
+$$
+[J]=[\mathrm{N}\cdot \mathrm{m}]=\left[\mathrm{kg}\cdot \frac{\mathrm{m}^2}{\mathrm{s}^2}\right].
+$$
+
+---
+
+Il est important de noter que la valeur de l'énergie potentielle est relative à une valeur de référence.
+En effet, comme on le voit à l'@eq:epot, on ne définit
+que la différence d'énergie potentielle et pas
+une valeur absolue. En général, on choisit la "valeur
+de référence" de l'énergie potentielle électrique
+comme une valeur où l'énergie potentielle est choisie de façon arbitraire comme étant nulle. Ceci n'est pas particulièrement choquant. En effet, c'est une pratique courante avec l'énergie potentielle (on définit le zéro
+de l'énergie potentielle de gravitation à une "hauteur" zéro mais par rapport à quelle échelle de mesure?).
+
## Le potentiel électrique
+Au chapitre précédent, nous avons défini le champs électrique
+comme la force par unité de charge générée par une source.o
+Ici, nous allons recommencer en définissant le **potentiel électrique**, noté $V$, comme le champs électrique par unité de charge. Ainsi si une charge, $q$, se trouve dans un champs
+électrique à une position $A$, et a une énergie potentielle électrique $E_\mathrm{pot}(A)$, son **potentiel électrique**
+est défini par
+$$
+V(A)=\frac{E_\mathrm{pot}(A)}{q}.
+$$
+
+---
+
+Question (Unités) #
+
+Quelles sont les unités dui potentiel électrique?
+
+---
+
+---
+
+Réponse (Unités) #
+
+Les unités du potentiel électrique sont les **volts**, $[V]$.
+Ils peuvent s'exprimer en fonction des autres unités connues
+comme
+$$
+[V]=\left[\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{C}}\right]=\left[\frac{\mathrm{N}\cdot \mathrm{m}}{\mathrm{C}}\right]=\left[\mathrm{kg}\cdot \frac{\mathrm{m}^2}{\mathrm{s}^2\cdot \mathrm{C}}\right].
+$$
+
+---
+
+
+
+Comme nous l'avons mentionné plus haut seule une **différence** d'énergie potentielle électrique est mesurable (il nous faut une valeur de référence).
+De même seule une **différence** de potentiel électrique
+peut se mesurer
+$$
+V(A,B)=V(B)-V(A)=\frac{E_\mathrm{pot}(B)-E_\mathrm{pot}(A)}{q}=-\frac{W}{q},
+$$
+où $A$ et $B$ sont deux points et $W$ le travail pour emmener une charge $q$ du point $A$ au point $B$.
+Tout comme le champs électrique ne dépend pas de la valeur de la *charge test*, ici le potentiel ne dépend pas
+de la charge test, $q$, non plus. Le potentiel électrique, $V$, ne dépend des charges qui créent le champs électrique associé. On dit que $q$ acquière l'énergie potentielle électrique en se trouvant dans le potentiel $V$ qui est créé par d'autres charges.
+
+Pour reprendre l'exemple des plaques chargées de la @fig:epot,
+on voit que la charge positive $q$ a un potentiel électrique
+plus grand en $A$ qu'en $B$ et que donc elle va naturellement
+se déplacer vers $B$.
+
+---
+
+Remarque (Référénce) #
+
+Afin de définir le potentiel électrique en un point $A$, nous avons besoin d'une valeur de référence comme discuté plus haut. En général cette valeur est choisie arbitrairement
+comme valant zéro et est le potentiel de la "terre". Tous les
+autres potentiels sont donnés par rapport à cette référence.
+---
diff --git a/Makefile b/Makefile
index a0b746d..8908f79 100644
--- a/Makefile
+++ b/Makefile
@@ -24,15 +24,30 @@ SOURCES := $(filter-out 00_macros.md, $(CLASS_SOURCES))
SOURCES := $(filter-out 10_footer.md, $(SOURCES))
MARKDOWN := $(patsubst %.md, %.markdown, $(SOURCES))
+PDF := $(patsubst %.md, %.pdf, $(SOURCES))
+HTML := $(patsubst %.md, %.html, $(SOURCES))
+TEX := $(patsubst %.md, %.tex, $(SOURCES))
all: cours.pdf cours.html
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+
cours.pdf: $(CLASS_SOURCES)
pandoc -s $(OPTIONS) $(PDFOPTIONS) -o $@ $^ --metadata-file metadata.yaml
cours.html: $(CLASS_SOURCES)
pandoc -s $(OPTIONS) $(HTMLOPTIONS) -o $@ $^ --metadata-file metadata.yaml
+$(PDF): %.pdf: 00_macros.md %.md 10_footer.md
+ pandoc -s $(OPTIONS) $(PDFOPTIONS) -o $@ $^ --metadata-file metadata.yaml
+
+$(HTML): %.html: 00_macros.md %.md 10_footer.md
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+
+$(TEX): %.tex: 00_macros.md %.md 10_footer.md
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+
hakyll_gen: $(MARKDOWN)
$(MARKDOWN): %.markdown: 00_macros.md %.md 10_footer.md
@@ -52,5 +67,5 @@ deploy: all
cp exercices/*.pdf phys/exercices
clean:
- rm -f *.html *.pdf $(MARKDOWN)
+ rm -f *.html *.pdf $(MARKDOWN) $(PDF) $(TEX) $(HTML)
rm -rf phys
--
GitLab