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Propriétés physiques en un point

Posté par
wow1296
15-06-15 à 13:52

Bonjour à tous

Certains diront que je me complique la vie (et ils ont peut être raison ), mais j'ai du mal à comprendre comment certaines propriétés physiques peuvent être définies en un point de l'espace.

Je m'explique : quand on s'intéresse à la concentration, à la température, à la pression... ces grandeurs peuvent varier en fonction de l'endroit où on se situe, c'est pourquoi elles sont fonctions des trois coordonnées de l'espace (et du temps).

Mais :
- si la pression est un facteur de proportionnalité entre une force et la surface sur laquelle elle s'applique, comment peut on envisager la pression en un point, celui-ci n'ayant pas de surface ?
- la concentration traduit une quantité par unité de volume... mais un point n'a pas de volume ! donc comment envisager une concentration en un point ?

Voilà, je ne sais pas si je suis assez clair lol je peux donner plus d'explications si vous le souhaitez^^
Merci d'avance !

Posté par
Jouailleur
re : Propriétés physiques en un point 15-06-15 à 20:47

Il faut bien distinguer la valeur d'une grandeur en un point et le sens physique de cette grandeur.

Par définition, une surface plane S soumise à une pression P uniforme subit une force :

\quad F=PS

Si P n'est pas uniforme, on peut définir une pression « moyenne » de telle sorte que l'on ait toujours entre force et surface une relation simple, similaire à la précédente :

\quad F = P_{moy} S

P_{moy} donne une certaine information sur la pression régnant dans la région de l'espace couverte par S. On ne sait rien en revanche de la façon dont P varie à l'intérieur de cette région.

Pour en savoir plus sur les variations spatiales de P, pour obtenir une description plus fine, il est donc nécessaire de considérer des surfaces S plus petites.

On comprend ainsi que la description la plus fine est obtenue lorsque S\to 0 : c'est la base du calcul infinitésimal. La valeur de P obtenue ne vaut alors plus que pour le voisinage immédiat d'un point de l'espace.

C'est en ce sens que l'on peut qualifier cette valeur de ponctuelle.

Son sens physique n'a en revanche à aucun moment changé : c'est la limite d'un rapport entre une force et une surface.

Posté par
wow1296
re : Propriétés physiques en un point 17-06-15 à 09:55

Bonjour et merci beaucoup pour votre réponse ! Je pensais que ce post allait tomber dans l'oubli

Je pense avoir tout compris maintenant, c'est vrai que la notion de limite explique beaucoup de chose.

Si je comprend bien, quand une force F s'applique sur une surface S, en fait la force peut être décomposée en une infinité de forces élémentaires dF, chacune s'exerçant sur un élément infinitésimal dS de la surface ?
Mais alors le point d'application de la force n'est qu'une "moyenne" en fait non ?
Et pour une force de volume (ex gravité) c'est la même chose ? Si on décomposait la lune, attirée par la Terre, en petits volumes dV, chacun de ces volumes serait soumis à une force élémentaire dF ?

Je m'écarte peut être un peu mais ça m'intéresse
Merci d'avance

Posté par
Jouailleur
re : Propriétés physiques en un point 17-06-15 à 22:21

Pour que la notion de pression ait un sens, il faut effectivement que l'effort soit réparti, distribué sur la surface.

La somme des forces élémentaires agissant en chaque point de cette surface fournit une force résultante. Dans le cas d'une surface plane et d'un champ de pression uniforme, on a évidemment :

P=\frac{\mathrm{d}F}{\mathrm{d}S}=\frac{F}{S}

Chaque élément de surface contribue de façon identique à l'effort total.

***

L'idée est la même pour un corps soumis à un champ gravitationnel : on peut, comme tu le suggères, le décomposer en autant d'éléments de volumes, chacun subissant une force proportionnelle à sa masse et à la valeur locale du champ.

L'effort total agissant sur le corps est la somme des efforts agissant sur ses éléments. Cette résultante suffit à décrire le mouvement de translation du centre d'inertie du corps.

En revanche, on ignore le moment (résultant) associé à cette force résultante, soit sa contribution à une éventuelle rotation du corps.

C'est dans ce cadre que l'on pourra éventuellement définir un point d'application pour la résultante (c'est-à-dire un point pour lequel le moment résultant s'annule). Dans le cas général, ce point n'est pas unique et peut même ne pas exister...



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