Les mesures en physique

1. Les mesures en physique Mr:Arbaoui,Bachir

2. Le monde où nous vivons est régi par des lois bien précises. On exprime souvent ces lois à l’aide d’équations reliant les différentes quantités impliquées dans les phénomènes étudiés. Exemples: Loi des Gaz Parfaits: Loi de la chute libre Loi d’ohm

3. Qu’est-ce qu’une mesure? Une mesure en physique consiste soit en un dénombrement d'une population d'objets ou d'événements (comptage de désintégrations radioactives, par exemple), soit en une comparaison d'une grandeur avec une grandeur unité (mesure d'une longueur avec un mètre-étalon, par exemple).

4. Quatre associés sont nécessaire pour réaliser une mesure La grandeur à mesurer L’instrument de mesure La méthode de mesure L’opérateur

5. Une mesure peut être directe ou indirecte Mesure Indirecte Directe - Mesure d’une masse (balance), • Mesure temps (chronomètre), • Mesure distance (Décamètre), • Etc… • Mesure distance (Rayon Laser), • Mesure d’une résistance (pont de wheastone), • Etc…

6. Principes de mesure de quelques grandeurs en physique Mesures: 1. Masse 2. longueur 3. temps 4. volume 5. Température 5. Masse volumique, densité 6. etc…

7. Mesure de la masse d’un corps pesant Mesure directe Balance Dynamomètre (Moment des forces) (Allongement d’un ressort)

8. Balance d d d d Moment des Forces A l’équilibre M1 = M2

9. Balance Romaine (Moment des Forces) d D A l’équilibre: P . d = p. D Poids inconnu à peser P Poids à déplacer pour réaliser l’équilibre p

10. Dynamomètre الدينانوميتر Principe: allongement d’un ressort Peson constitué d’un ressort F =P= k. x k : constante de raideur ثابت المرونة

11. Mesure de la masse de la Terre à l’aide d’un pendule simple (Mesure indirecte de la masse) النواس البسيط

12. Mesure de longueurs Une distance à mesurer peut varier de l’infiniment petit (atomes, noyaux,…) jusqu’à l’infiniment grand (rayon du soleil, distance pluton-Terre…) مجرة: Galaxie درة: Atome

13. القدم القنوية Le pied à coulisse (Mesure directe)

14. Le pied à coulisse numérique et le Palmer

15. Mesure de la hauteur d’un arbre (Mesure indirecte) Avancer ou reculer tout en faisant coulisser la baguette verticale de manière à faire coïncider Le pied de l’arbre, le bas de la baguette verticale et son œil sur une même ligne (cB), La cime de l’arbre, le haut de la baguette verticale et son œil sur une même ligne (cA) La hauteur de l’arbre (AB) est alors égale à la distance BC ab = cd ab  cd

16. Mesurez le diamètre moyen d'un atome (Estimation grossière)

17. Les calculs Remarque: Dans la solution, il y’a deux types d’ions le Na et le Cl et le rayon obtenu par cette méthode très simple est la moyenne des deux.

18. Principe de l’altimètre

19. Principe de la Télémétrie laser • Le principe consiste à envoyer à partir d'une station terrestre une impulsion lumineuse très brève en direction d'un panneau de réflecteurs. • Les réflecteurs en forme de coins de cube ont la caractéristique de renvoyer le faisceau incident dans la même direction, par conséquent vers la station émettrice où il sera détecté. • La différence de temps entre l'instant d'émission et l'instant de réception de la lumière donne la mesure brute du temps de vol à quelques picosecondes près.

20. Les trois stations laser (ultra-mobile, satellite et lune), (FTLRS-SLR-LLR), tirant simultanément sur un satellite artificiel (LAGEOS)

22. Mesures distance Terre-Lune

23. Mesure du volume (Mesure du volume d’un corps solide de forme quelconque) Le volume du corps en question est donné par la hauteur h h corps

25. Mesure du volume à l’aide d’une pipette Mesure précise en ml RemarqueOn indique toujours sur une pipette la température d’utilisation

26. Mesure de Température Thermométrie Le principe de mesure d’une température repose sur tout phénomène ayant une relation notable avec elle. La mesure des températures peut être fondée sur la dilatation et la pression des corps (solides, liquides ou gazeux), ou toute autre propriété physique (variations électriques dans le cas d’une résistance métallique, couleur d'émission de lumière pour les hautes températures, etc.) Nous mesurerons donc la température grâce à son influence sur une autre grandeur physique tout en connaissant la loi de cette variation. Puisque l’échelle de température s’étend de 0°K jusqu’à l’infini, le principe de mesure d’une température diffère d’un intervalle à un autre. Les applications des thermomètres sont multiples, en météorologie, en médecine, en cuisine, pour la régulation, dans les processus industriels, etc.

27. Thermomètres à dilatation liquide Les thermomètres à liquide usuels sont généralement des thermomètres à mercure ou des thermomètres à alcool. Leur principe repose sur la dilatation des liquides en fonction de la température.

28. Le premier thermomètre Galilée fut, semble-t-il, le premier inventeur d'un système d'évaluation de la température. Imaginé pour la première fois vers 1593, le thermomètre de Galilée est un objet simple basé uniquement sur la modification de volume d'un liquide en fonction de la température (dilatation). Le premier thermomètre de Galilée était sans doute très proche de celui à spirale en verre représenté sur la photo ci-contre. Ce thermomètre contient de l'alcool et le long tube de verre est gradué afin de pouvoir comparer des températures. En fonction de la température, l'alcool se contracte - le niveau baisse - ou se dilate - le niveau augmente. Il fut utilisé lors d'expériences de l'Accademia del cimento (Académie de l'expérience), fondée en1650 par Viviani, disciple et biographe de Galilée.

29. Principe de mesure avec une résistance Pt 100 La résistance d’un métal varie en fonction de la température. La résistance de platine est la plus utilisée car c’est un métal noble qui résiste aux milieux agressifs. La valeur nominale d'une sonde PT100 est de 100  à 0°C.

30. Thermoélectricité: Thermocouple millivoltmètre Deux métaux de nature différente connectés à leurs extrémités génèrent une tension quand on chauffe cette connexion.

33. Mesure de très haute température Mesure sans contact Energie émise par seconde Rayonnement du corps noir Loi de Stefan – Boltzmann La puissance totale émise par un corps noir, à la température T et pour toutes les longueurs d’onde, est : P = σ S T4 S = surface émettant le rayonnement. σ = constante de Stefan = 5,6703 10-8 W.m-2.K-4

34. Spectre électromagnétique Rayon  Rayon X UV -Visible - IR Onde radio

35. Mesure de température sans contact: Principe Tout objet à une température 0 K, émet du rayonnement à toutes les longueurs d’ondes. La quantité d’énergie rayonnée à chaque longueur d’onde dépend de la température La longueur d’onde à laquelle le rayonnement est maximum est donné par la loi de Wien: B = 2.898 10-3 mK

36. Lentille convergente Four Détecteur de température Rayonnement émis Schéma de principe de mesure de la température d’un Four

37. Thermographie Dans les applications médicales, on se sert de détecteurs infrarouge spéciaux pour obtenir un enregistrement photographique du rayonnement infrarouge émis par le malade.

39. Détection des maladies virales La caméra FLIR détecte automatiquement la température la plus élevée dans une zone définie par l'opérateur. Une alarme de couleur facilite l'identification des personnes nécessitant un examen complémentaire.

40. Les caméras d’infrarouge de FLIR aident à la détection de la grippe porcine et d'autres maladies virales Image infrarouge et photographie de sujets à la température corporelle élevée. L'alarme de couleur indique clairement les parties du visage dont la température dépasse 38 °C.