Séance de cours

Problème à deux corps: centre de masse et d'élan

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Dans cours

PHYS-101(g): General physics : mechanics

Le but du cours de physique générale est de donner à l'étudiant les notions de base nécessaires à la compréhension des phénomènes physiques. L'objectif est atteint lorsque l'étudiant est capable de prévoir quantitativement les conséquences de ces phénomène ...

Description

Cette séance de cours couvre l'application de la deuxième loi du mouvement à chaque corps dans un système sans forces extérieures, conduisant à un mouvement rectiligne du centre de masse. Il traite du mouvement relatif, des problèmes à deux corps et du concept de centre de masse. La séance de cours explore également la conservation de l'élan et de l'énergie cinétique dans les collisions entre deux corps, en soulignant l'importance de comprendre les forces d'interaction et le changement de l'énergie cinétique totale. Divers exemples et scénarios sont présentés pour illustrer ces concepts, y compris les réactions chimiques et les collisions de particules. L'instructeur explique le processus de description des collisions, de l'état initial à l'état final, et met en évidence les lois de conservation régissant l'élan et l'énergie tout au long des interactions.

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Enseignant·e

Jean-Philippe Brantut

I did my PhD at the Institut d'Optique under the direction of Philippe Bouyer and Alain Aspect, before moving to ETHZ in the group of Tilman Esslinger, first as a post-doc then as a senior scientist. There I developed in particular the method allowing for a quantum simulation of nano-electronic devices with ultracold quantum gases.Since september 2016, I hold the Fondation Sandoz chair in physics of quantum gases at EPFL. There, my group has developed the first cold atoms machine combining Fermi gases with cavity-quantum electrodynamics. We use it to explore new ways of measuring and manipulating quantum matter.

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Concepts associés (28)

Loi de conservation

vignette|redresse|Emmy Noether est une mathématicienne allemande dont le théorème explique le lien fondamental entre la symétrie et les lois de conservation. En physique, une loi de conservation exprime qu'une propriété mesurable particulière d'un système physique reste constante au cours de l'évolution de ce système.

Conservation de la masse

La conservation de la masse (ou de Lavoisier) est une loi fondamentale de la chimie et de la physique. Elle indique non seulement qu'au cours de toute expérience, y compris si elle implique une transformation chimique, la masse se conserve, mais aussi que le nombre d'éléments de chaque espèce chimique se conserve (cette loi ne s'applique pas à l'échelle nucléaire : voir défaut de masse). Comme toute loi de conservation elle s'exprime par une équation de conservation.

Référentiel barycentrique

En physique, le référentiel barycentrique, appelé aussi référentiel du centre de masse, est un référentiel en translation (par rapport à un référentiel galiléen de référence) dans lequel le centre d'inertie du système étudié est immobile. La translation du référentiel barycentrique ne signifie pas que c'est une translation rectiligne. Par exemple, une cabine de grande roue de fête foraine, quand elle tourne, est en mouvement de translation circulaire et elle se comporte comme le référentiel barycentrique de la Lune qui, elle, est en mouvement de rotation dans le référentiel géocentrique.

Problème à deux corps

Le problème à deux corps est un modèle théorique important en mécanique, qu'elle soit classique ou quantique, dans lequel sont étudiés les mouvements de deux corps assimilés à des points matériels en interaction mutuelle (conservative), le système global étant considéré comme isolé. Dans cet article, seul sera abordé le problème à deux corps en mécanique classique (voir par exemple l'article atome d'hydrogène pour un exemple en mécanique quantique), d'abord dans le cas général d'un potentiel attractif, puis dans le cas particulier très important où les deux corps sont en interaction gravitationnelle, ou mouvement képlérien, lequel est un sujet important de la mécanique céleste.

Problème à N corps

Le problème à N corps est un problème de mécanique céleste consistant à déterminer les trajectoires d'un ensemble de N corps s'attirant mutuellement ; plus précisément, il s'agit de résoudre les équations du mouvement de Newton pour N corps interagissant gravitationnellement, connaissant leurs masses ainsi que leurs positions et vitesses initiales. Le cas (problème à deux corps) a été résolu par Newton, mais dès (problème à trois corps) apparaissent des solutions essentiellement impossibles à expliciter, car sensibles aux conditions initiales.

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Collisions plasmatiques : Coulomb Force

Analyse les collisions coulombiennes entre les particules chargées et la conservation de l'énergie, de l'élan et du moment angulaire.

Loi sur la réaction à l'action, Collisions

Explore parfaitement les collisions inélastiques, l'équilibre de l'élan, la dissipation cinétique de l'énergie, les collisions élastiques et le problème des deux corps.

Problème à deux corps : centre de masse et de forces

Discute du problème des deux corps, du centre de masse, des forces et des lois de Newton.

Les lois et collisions de Newton

Couvre les lois, les forces, les collisions et les principes de conservation de Newton, illustrés par des expériences et des simulations.

Conservation de l'élan et de l'énergie cinétique

Explore la conservation de l'élan et de l'énergie cinétique dans les collisions, en soulignant l'importance de comprendre les résultats des collisions.

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