4. La vérité

La vérité est se qui est en accord avec le réel et la pensé. La réalité n'est pas toujours vrais et souvent subjective, une vérité peut donc changer d'une personne à une autre. Une vérité est souvent l'accord du parti le plus grand, la pensée d'une seul personne n'est qu'un parti pris. Pourtant certaine personne vont à l'encontre de l'opinion général et arrive à exprimer un parti pris qui deviendra vérité (Galilée contre les croyances de son temps). Le mensonge est se qui cache la vérité, car celui qui ment possède la vérité. Il faut différencier l'erreur du mensonge, car on est dans l'erreur lorsque l'on ne possède pas le savoir nécessaire pour prétendre quelque chose. L'expérience ne prouve rien sauf qu'une chose est vérifié jusqu'à se que l'on prouve son contraire : c'est le principe de la science. La science est un raisonnement poussé pour essayer d'approcher la vérité.

Au fil des textes

Nietzsche pense qu'il est plus simple de dire la vérité car elle est plus naturel et qu'elle nécessite moins de réflexion. La communauté existe sur l'accord des vérités. Pourtant le mensonge n'est pas forcement mauvais, en effet les enfant mentent « en toute innocence », ou encore lorsqu'il est nécessaire du moment qu'il ne porte atteint à personne.

''Là où ne peut rien savoir de vrai, le mensonge est permis.'' Nietzsche, I. Humain trop humain (1872)

Machiavel nous apprend comment un prince doit gouverner. Un prince doit faire preuve d'opportunisme, de fourberie et de mensonge, car le monde est fait comme ça. Et le plus important est l'image que perçoit les autres, le but est de paraître.

''Il faut comme je l'ai dit, que tant qu'il le peut, il ne s'écarte pas de la voie du bien, mais qu'au besoin il sache entrer dans celle du mal.'' Machiavel, Le Prince (1532)

Lucrèce cherche à comprendre l'importance des sens dans la perception. Car il bien conscient que les sens peuvent nous tromper et que c'est à se moment qu'intervient notre esprit. Pourtant l'esprit, comme les sens sont les seul liens qui nous raccroche à la réalité. Il en conclu qu'il faut donc se fier à nos sens malgré ses impaires aussi bien qu'a son esprit.

''[…] le plus haut degré de confiance doit aller à ce qui a le pouvoir de faire triompher le vrais du faux.'' Lucrèce, De la nature des choses (Ier siècle av. J.C.)

Descartes essaye de ne pas se fier à se qu'il à déjà appris. Pourtant cela reviens à essayer de ne pas penser à quelque chose auquel il pense déjà. Il choisit donc de prendre un temps de réflexion pour ses opinions, ce qui permet d'outrepasser partiellement ses préjugés, et donc de ne pas prendre un parti immédiat.

'' [ … ] il est nécessaire que j'arrête et suspende mon jugement sur ces pensées, [les opinions], [ … ] si je désire trouver quelque chose de constant et d'assuré. Descartes, Méditation métaphysiques (1641)

Chapitre 9 : Les actions mécaniques

I. Actions mécaniques :

I.1. Forces :

Les actions mécaniques exercées sur un solide correspondent aux actions exercées par l'extérieur sur le solide. Elles peuvent modifier son mouvement ou encore le déformer.

Une action mécanique est modélisée par une force, elle-même représentée par un vecteur.

Une force est caractérisée par :

- Un point d'application

- Un sens

- Une norme

- Une direction

I.2. Moment d’une force par rapport à un axe :

Le moment M de la force F, qui s’exerce sur un solide en rotation autour d’un axe ∆, caractérise l'effet de la force sur la rotation du solide.

Il est défini par :

M = F * d

La distance d, appelée bras de levier, est la distance la plus courte entre l’axe de rotation et le support de la force F.

L’effet de la force est d’autant plus important que son bras de levier est grand.

I.3. Couple de forces :

Un couple de forces correspond à deux force ↑F1 et ↑F2 ayant les caractéristiques suivantes :

- Direction identique

- Sens opposé

- Même norme / intensité

Le moment C d’un couple de forces est défini par :

C = F * d	C moment du couple de force en N.m
	F force en N
	D distance en m

II. Travail et puissance moyenne :

II.1. Travail d’une force constante :

Le travail d’une force constante F, exercée sur un solide lors du déplacement du point A vers le point B est défini par :

W (↑F) = ↑F *↑AB = F * AB * cos(α)

Si W > 0, le travail est moteur : la force agit dans le sens du déplacement ;

Si W < 0, le travail est résistant : la force s'oppose au déplacement.

Le travail d’une force constante ne dépend pas du chemin suivit

II.2. Travail d’un couple constant :

Le travail d’un couple constant C pour la rotation d’un solide d’un angle θ est défini par :

W = C * θ

II.3. Puissance moyenne :

Si le travail est effectué pendant la durée ∆t, la puissance moyenne fournie au solide est définie par :

P = W / ∆t

III. Energie cinétique et énergie mécanique :

III.1. Variation d’énergie cinétique :

Lorsqu’un solide se déplace d’un point A à un point B, la variation d’énergie cinétique est égale au travail des forces extérieures :

∆ Ec = Ec(B) – Ec(A) = W (↑Fext)

Pour un solide en translation soumis à une force constante :

Ec = ½ * m * v²	Ec en J
	m en kg
	v en m.s^-1

Pour un solide en rotation soumis à un couple constant :

Ec = ½ * w² * J	Ec en J
	w vitesse en angulaire en rad/s
	J moment d'inertie

Un travail ou un couple moteur (respectivement résistant) augmente (respectivement diminue) l’énergie cinétique du solide.

III.2. Variation d’énergie mécanique :

L’énergie mécanique d’un solide est :

Em = Ec + Ep

En l’absence de frottements ou de forces motrices Em est constante

La puissance moyenne P_m perdue par le solide est :

Pm = (Em(A) – Em(B)) / ∆t

IV. Principe fondamental de la dynamique :

IV.1. Solide en translation :

Dans un référentiel terrestre, la somme des forces appliquées à un solide de masse m et l’accélération a de son centre de gravité, sont liées par la relation :

∑↑Fext = m * ↑a	m masse en kg
	a accélération en m/s²
	F force en N

Si le solide est en translation à vitesse constante, alors a = 0 et donc ΣF_ext = 0.

IV.2. Solide en rotation :

Dans un référentiel terrestre, le moment du couple appliqué à un solide mobile autour d’un axe ∆ et l’accélération angulaire α, sont liés par la relation :

C = J * α	C couple en N.m
	J moment d'inertie en kg/m²
	Α accélération angulaire en rad /s²

Chapitre 6 : Les changements d'état

I. Description microscopique des trois états de l’eau :

I.1. Les trois états de l’eau :

• L’eau peut se présenter sous trois états différents (ou phases) :

• Solide : état condensé où les molécules sont ordonnées, très rapprochées et liées ;

• Liquide : état condensé où les molécules sont désordonnées, rapprochées et peu liées ;

• Gazeux (ou vapeur) : état dispersé où les molécules sont désordonnées, espacées et très agitées.

I.2. Agitation thermique :

• Au niveau microscopique, quel que soit son état physique, les molécules d’eau vibrent et/ou se déplacent : c’est l’agitation thermique. Cette agitation est caractérisée par la température.

I.3. Les liaisons hydrogène :

• La molécule d’eau est polarisée : l’atome d’oxygène constitue le pôle négatif de la molécule et les atomes d’hydrogène les pôles positifs.

• A l’état liquide, les molécules d’eau s’associent par des liaisons hydrogène : l’atome d’oxygène d’une molécule est attiré par les atomes d’hydrogène des molécules d’eau voisines. C’est liaisons ont une durée de vie très courte mais se reforment en permanence entre molécules voisines.

• A l’état solide, ces liaisons hydrogène rigidifient et ordonnent la structure microscopique de la glace.

II. Les changements d’états de l’eau :

II.1. Les noms des différents changements d’état :

II.2. Les paliers de changement d’état de l’eau :

• A une pression donnée, le changement d’état d’un corps pur s’effectue à température constante : on parle de palier de température.

• Cette température de changement d’état dépend de la pression.

II.3. Diagramme d’état (p, T) de l’eau :

• Les valeurs de pression et de température de changement d’état permettent d’établir les 3 courbes de changement d’état.

• Le diagramme d’état (p, T) permet de déterminer la phase (solide, liquide, gaz) dans laquelle se trouve l’eau pour une pression et une température donnée.

• Deux phases coexistent au niveau des courbes de fusion, de vaporisation et sublimation.

• Au point triple, les 3 phases de l’eau sont en équilibre.

• Au-delà du point critique, l’eau n’est ni un liquide ni un gaz : c’est un état particulier des fluides nommé supercritique.

II.4. Les deux modes de vaporisation de l’eau :

• La vaporisation de l’eau (passage de l’état liquide à l’état vapeur) peut se faire soit par ébullition, soit par évaporation.

• Lors de l’ébullition, de grosses bulles de vapeur prennent naissance au sein du liquide et viennent éclater à la surface où la vapeur s’échappe alors dans l’atmosphère.

• La température d’ébullition dépend de la pression. Pour l’eau :

• Si p = p_atm (1013 hPa), T_eb = 100°C

• Si p < p_atm, T_eb < 100°C (ex : en montagne)

• Si p > p_atm, T_eb > 100°C (ex : autocuiseur)

• Contrairement à l’ébullition, l’évaporation peut se produire à toute température : l’agitation thermique permet à certaines molécules de rompre leurs liaisons hydrogène et de quitter la surface libre de l’air.

• L’évaporation est favorisée par :

• Une grande surface de contact avec l’air ;

• La ventilation de la surface libre ;

• Un air sec ;

• La température élevée du liquide.

III. Chaleur latente de changement d’état :

• La chaleur latente ou enthalpie, notée L, de changement d’état d’un corps pur est l’énergie que ce corps échange avec le milieu extérieur pour le changement d’état par unité de masse à température constante. L s’exprime en J.kg^-1 ou en kJ.kg^-1.

• Lors de son changement d’état à température constante, une masse m change avec l’extérieur l’énergie :

ΔE = Q = m x L

Remarque : Lors d’un changement d’état vers une phase plus condensée, un corps pur fournit de l’énergie au milieu extérieur, les enthalpies de changement d’état sont alors négatives.

Chapitre 8 : Les piles

I. Qu’est-ce qu’une pile ?

I.1. Généralités :

Une pile est un générateur électrochimique de courant continu : elle convertit l'énergie chimique en énergie électrique à l’aide d’une transformation chimique.

• Une partie de l’énergie est cédée au milieu extérieur sous forme de chaleur

Le courant électrique correspond à un déplacement d'électrons qui circulent entre le pôle - et le pôle + de la pile.

• On peut caractériser une pile par :

• Le type de technologie (alcaline, lithium…)
• La tension à vide ou force électromotrice (E)
• L’intensité du courant maximale (I_max)
• Sa capacité (ou quantité d’électricité disponible Q)

I.2. Constitution d’une pile :

Une pile est constituée par :

• 2 demi-piles dans 2 compartiments

• 2 couples oxydant/réducteur (1 dans chaque compartiment)

• 2 bornes réalisées par 2 lames métalliques : les électrodes

• Un pont salin qui assure la conduction du courant entre chaque demi-pile et leur électroneutralité.

I.3. Quantité d’électricité disponible :

La quantité d’électricité disponible dans une pile, ou capacité, notée Q, correspond à la quantité maximale d’électrons pouvant circuler :

Q = n_e * F

Où n_e : nombre d'électrons

F  : valeur absolue de la charge d'un électron : 1,6*10^-19 C

I.4. Durée de fonctionnement d’une pile :

Une pile cesse de fonctionner lorsque le réactif limitant a été entièrement consommé : on dit que la pile est usée.

La durée de fonctionnement d’une pile ∆t est donnée par :

∆t = q / I                                                                                       ∆t durée en s

	q la capacité en C
	I l'intensité en A

II. Etude d’une pile :

Soit une pile faisant intervenir les couples Ox₁/Réd₁ et Ox₂/Réd₂

A l’anode (pôle négatif), il se produit une oxydation du réducteur 1 :

Oxy1 = Red1 + ne-

A la cathode (pôle positif), il se produit réduction de l’oxydant 2 :

Red2 + ne- = Oxy2

Bilan électrochimique :

Oxy1 + Red2 = Red1 + Oxy2

III. Accumulateurs ou piles rechargeables :

1. Qu’est-ce qu’un accumulateur ?

Un accumulateur est le siège d’un processus réversible : lorsque le réactif limitant est épuisé, on reconstitue le stock de réactifs en apportant de l’énergie à l’accumulateur.

On distingue plusieurs types d’accumulateurs :

- Les accumulateurs au plomb : les plus courants, ils sont utilisés dans les voitures, les vélos électriques et les chariots de golf ;

- Les accumulateurs Ni-Cd (nickel-cadmium) ;

- Les accumulateurs Ni-MH (nickel-métal hydrure) ;

- Les accumulateurs lithium ion.

Une batterie d’accumulateurs est un ensemble d’accumulateurs associés en série.

III.3. Energie disponible :

Les fabricants indiquent généralement la capacité d’une batterie en A.h (1 A.h = 3600 C). Il s’agit de la quantité d’électricité disponible avant de devoir recharger la batterie.

L’énergie disponible W est déterminée par :

W = Q x E

	W énergie en J
	Q capacité en C
	E tension à vide en V

Chapitre 7 : Les carburants

Les moyens de transport actuels utilisent principalement l’énergie chimique qu’ils transforment en énergie mécanique.

Cette énergie est issue d’une transformation chimique appelée combustion

I. La combustion des carburants :

1. Le moteur à explosion :

Dans ce moteur, le carburant mélangé à l'air explose dans un cylindre en provoquant une forte pression sur le piston. L’énergie thermique dégagée par la combustion explosive est transformée en partie en énergie mécanique. Le PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur) du carburant indique la quantité qu’il libère par unité de masse et de volume, l’eau formée étant à l’état de gaz.

n'₁*Carburant + n'_2*O₂ = n₁*C02 + n₂*H2O

Où : n₁, n₂, n’₁ et n’₂ : nombre stœchiométriques

II. Enthalpie de combustion :

1. Enthalpie de formation :

L’enthalpie de formation d’un constituant, notée ∆_fH°, à la température T et sous une pression de 1 bar, correspond à l’énergie libérée (∆_fH° < 0) ou reçue (∆_fH° > 0) lors de la réaction de formation d’une mole de ce constituant. Elle s’exprime en J.mol^-1.

Exemples : ∆_fH° (H₂O_(l)) = -2,86.10⁵ J.mol^-1

∆_fH° (CO_2(g)) = -3,93.10⁵ J.mol^-1

∆_fH° (O_3(g)) = 1,42.10⁵ J.mol^-1

Par convention, un corps simple (composé d’un seul élément) dans son état le plus stable à la température T et sous une pression de 1 bar a une enthalpie de formation nulle.

Exemples : A 25°C : ∆_fH° (O_2(l)) = ∆_fH° (H_2(g)) = ∆_fH° (C_(s))= 0 J.mol^-1

2. Enthalpie de combustion :

L’enthalpie de combustion, notée ∆_cH°, correspond à l’énergie libérée, à la température T et sous une pression de 1 bar, lors de la réaction complète d’une mole de combustible avec le dioxygène. Elle s’exprime en J.mol^-1.

Remarque : Lors d’une combustion, le système chimique cède de l’énergie au milieu extérieur, de fait, ∆_cH° est toujours négatif.

• Calcul de l’enthalpie de combustion :

∆_cH° = [n₁.∆_fH°(prod₁) + n₂.∆_fH°(prod₂) + …] – [n’₁.∆_fH°(réac₁) + n’₂.∆_fH°(réac₂) + …]

Produits Réactifs

Où : n₁, n₂, n’₁ et n’₂ : nombre stœchiométriques

III. Dangers et moyens de protection liés aux combustions :

1. Les dangers :

Il y a un risque d’explosion :

- Lors du remplissage du réservoir des véhicules en présence d’une source de chaleur (briquet, cigarette, étincelle…) ;
- Des véhicules fonctionnant au GPL.

Les gaz d’échappement des véhicules contiennent des centaines de polluants dangereux pour la santé. Le monoxyde de carbone, peut provoquer des intoxications qui peuvent mener à la mort.

2. Les moyens de prévention et de protection :

Par prévention :

- Il est interdit de remplir le réservoir de son véhicule en présence d’une source de chaleur : le moteur doit être coupé et les portables éteints ;
- Il faut éviter de mettre en marche le moteur des véhicules dans un endroit clos et peu ventilé.

Par mesure de protection :

- Les véhicules récents possèdent un pot catalytique qui réduit la nocivité des gaz d’échappement ;
- Les réservoirs des véhicules au GPL sont munis de soupapes de sécurité.

Chapitre 5 : Les fluides

1. La pression
   1. Définition

Un fluide est un liquide ou un gaz n’ayant pas de forme propre.

La pression est due aux chocs incessants des molécules en perpétuelle agitation contre la paroi solide. La pression est donc nulle dans le vide.

La force pressante est un vecteur noté F qui s’exerce sur la surface de contact S :

• Elle est perpendiculaire à la surface
• Orientée du fluide vers la paroi
• Sa norme F est proportionnelle à S et à la pression p du fluide : F = P * S

Donc la pression est : P = F / S

Avec p en Pascal (Pa), f en Newton (N) et S en m².

Autre unité usuelle : le bar avec 1 bar = 1.10⁵ Pa = 1000hPa

La pression s’exerce dans toutes les directions d’un fluide.

2. Surface libre d’un liquide

La surface libre d’un liquide est la surface en contact avec l’air, donc soumise à la pression atmosphérique notée p_atm. Elle dépend de l’altitude et des conditions météo.

En moyenne :

• Au niveau de la mer : P_atm = 1013 hPa
• Au sommet de l’Everest : p_atm = 320 hPa.

2. Lois de l’hydrostatique

En plongée sous-marine, plus on descend en profondeur, plus la pression est élevée car il faut tenir compte du poids de l’eau au-dessus de nous : elle augmente de 1 bar tous les 10 mètres.

1. Principe fondamental de l’hydrostatique

Dans un même liquide au repos, les pressions Pa et Pb en deux points A et B d’altitudes respectives Za et Zb sont liées par la relation :

Pa + ρ * g * Za = Pb + ρ * g * Zb	Pa et Pb sont la pression en Pascal
	g est l'accélération de la pesanteur 9,8 m/s²
	ρ la masse volumique en kg/m3
	Za et Zb l'attitude en m

La différence de pression entre deux points A et b est donc :

Pb – Pa = ρ * g (Za – Zb) = ρ * g * h

3. Les différentes pressions et leurs mesures
   1. la pression absolue

C’est la pression mesurée par rapport au vide.

On peut la mesurer avec certain manomètres.

2. La pression relative

C’est la pression mesurée par rapport à la pression atmosphérique.

Un manomètre utilisé pour la vérification de la pression dans un pneu mesure la pression relative de l’air à l’intérieur du pneu : à l’air libre, il indique 0.

3. La pression différentielle

C’est la pression entre deux pressions dont l’une sert de référence.

3. Ecoulement stationnaire
   1. Définition

L’écoulement d’un fluide est permanent ou stationnaire si le vecteur vitesse ne change pas au cours du temps.Si à deux instants différents, on prend deux photos du même écoulement, elles seront identiques. Mais la vitesse peut varier d’un point à l’autre de l’espace.

2. Débits

Le débit est le quotient de la quantité de fluide qui traverse la section droite d’une conduite par la durée t. On distingue le débit massique et le débit volumique.

Débit massique :

Dm = m / ∆t	Dm débit massique en kg/s
	m en kg
	∆t en s

Débit volumique :

Dv = V / ∆t	Dv débit volumique en m3/s
	V en m3
	∆t en s

3. Vitesse d’écoulement

Le débit volumique d’un liquide est égal au produit de sa vitesse moyenne d’écoulement Vmoy par la section droite S de la canalisation :

Vmoy = Dv / S	Vmoy en m/s
	Dv débit volumique en m3/s
	S en m²

La loi de conservation de la matière impose que :

- Le débit massique est le même pour toutes les sections droites
- Le débit volumique est constant si le fluide est incompressible