Cinématique, dynamique, référentiels

Mécanique du point

C'est ici que tout a commencé, que la physique est devenue une science expérimentale, avec sa méthode spécifique fondée sur un aller-retour incessant entre expérience et élaboration d'un modèle mathématique qui vise à déduire les faits observés d un nombre limité d'axiomes appelés « principes » par les physiciens. L'héliocentrisme de Copernic, les trois lois de Kepler, les expériences de Galilée et la loi de gravitation de Newton sont les points marquants de cette genèse qui a duré un siècle et demi.

C'est ici aussi que doit commencer un cours de physique, il s'agit de ses fondements et il importe qu'ils soient solides, aussi mettrons-nous en place une axiomatique rigoureuse.

La relativité de tout mouvement nous amènera à la subtile mais nécessaire distinction entre repère et référentiel puis aux formules de composition des vitesses et des accélérations mais aussi à celle des dérivées d'un vecteur, trop souvent oubliée.

La loi fondamentale de la dynamique ne sera pas ici considérée comme un principe mais comme la définition de la force subie par un point matériel, ce qui est bien plus pertinent. C'est l'étude de l'interaction entre deux points matériels qui permettra de mettre en place les principes de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et du moment cinétique qui sera présenté comme un champ de vecteurs. Les notions de puissance, de travail et d'énergie seront l'occasion de définir les forces conservatrices. De nombreux exercices permettront de vous approprier cette axiomatique.

Nous apprendrons enfin à choisir, selon le problème étudié, lequel des trois référentiels dits de Copernic, de Foucault et terrestre, est le plus approprié.

À la fin de votre lecture, vous serez armés pour aborder le tome II où vous attendent de nouvelles aventures que vous ne regretterez pas.

Bonne lecture.