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Cours : Physique > Chapitre 1
Leçon 1: Introduction à la physiqueQu'est-ce que la physique ?
Réfléchissons à ce qu'est la physique et jetons un œil aux sujets qui seront abordés dans ce cours d'introduction à la physique.
Qu'est-ce que la physique ?
Définir clairement ce qu'est la physique n'est pas une chose facile. Pour certains, la physique évolue avec le progrès et les nouvelles découvertes. Les nouvelles théories n'amènent pas seulement de nouvelles réponses. Elles donnent aussi lieu à de nouvelles questions qui n'auraient pas forcément eu de sens sans le cadre d'une théorie plus ancienne. Ce constat rend la physique intéressante, en revanche cela restreint sa définition à des généralisations basées sur ce que la physique était auparavant plutôt que ce qu'elle pourrait devenir dans le futur.
Cela étant dit, les définitions sont utiles. En voici donc une pour la physique. La plupart des physiciens poursuivent les objectifs suivants :
- Définir précisément les grandeurs mesurables les plus fondamentales de l'univers (la vitesse, le champ électrique ou l'énergie cinétique par exemple). Cette quête d'élaborer une description de l'univers la plus fondamentale possible a historiquement pris une place importante en physique comme on peut le voir dans l'image ci-dessous.
- Trouver des relations entre ces grandeurs fondamentales mesurées (la loi de Newton, la conservation de l'énergie ou la relativité restreinte par exemple). Ces lois et corrélations sont décrites en utilisant des mots, des équations, des graphiques, des schémas, des diagrammes, des modèles ou tout autre moyen permettant une bonne compréhension et une bonne utilisation du concept.
Image credit: Adventures Inside the Atom, 1948 General Electric, George Roussos (public domain)
On peut admettre que réduire la définition de la physique à seulement deux points est une simplification qui ne permet pas de s'attarder sur le détail de ce que font les physiciens et comment ils le font. Cependant la physique consiste bien à décrire un univers complexe avec des lois simples et porteuses de sens après tout. Par conséquent, décrire ce que font les physiciens avec une définition simple et courte ne semble pas être une si mauvaise idée.
Que vais-je apprendre en étudiant la physique avec Khan Academy ?
En physique, on cherche à expliquer pourquoi les objets bougent autour de nous comme ils le font. Cependant, il serait difficile d'expliquer le mouvement sans savoir le décrire. Par conséquent, on étudiera comment décrire précisément le mouvement des objets et comment prédire ce mouvement sur des cas particuliers dans les chapitres Mouvement à une dimension et Mouvement à deux dimensions.
Une fois qu'on saura décrire précisément un mouvement, on verra comment le concept de force permet d'expliquer pourquoi le mouvement d'un objet varie dans le chapitre Forces et lois de Newton.
On continuera à approfondir l'étude des mouvements en abordant les lois de conservation qui permettent d'expliquer le mouvement d'un objet d'une manière différente. Ces lois de conservation limitent l'évolution du mouvement d'un objet. La conservation de l'énergie sera détaillée dans le chapitre Travail et énergie et la conservation de la quantité de mouvement le sera dans le chapitre Chocs et quantité de mouvement.
À ce stade, on n'aura quasiment pas étudié les objets qui sont en mouvement de rotation, ce sera donc l'objet du chapitre Mouvement de rotation autour d'un axe fixe qui nous conduira à une nouvelle loi de conservation, la conservation du moment cinétique.
Ensuite, on rassemblera les connaissances acquises sur le mouvement, les forces et les lois de conservation pour analyser et étudier d'autres forces ou d'autres phénomènes. On s'intéressera particulièrement aux liquides et aux gaz dans les chapitres Fluides et Thermodynamique. Puis on découvrira la force électrique et la force magnétique dans les chapitres Électricité et Magnétisme. Dans le chapitre Circuits, on verra comment les forces électriques génèrent le courant électrique. Dans le chapitre Optique, on étudiera comment les ondes électromagnétiques (comme la lumière) peuvent être déviées et réfléchies. Puis, une fois qu'on aura étudié la lumière, il faudra alors s'intéresser à la théorie de la Relativité restreinte d'Einstein, ainsi que d'autres phénomènes encore.
À la fin de ce cours, les bases de la physique et les outils mathématiques pour la décrire auront été posés. Cependant, aucun résumé ne peut retranscrire la diversité et la portée de tous les aspects de la physique. La meilleure chose à faire est donc de se lancer et de découvrir cet univers par soi-même.
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Pensez-vous vraiment que la valeur d'une action en bourse puisse "être décrites grâce à une application extrêmement complexe des lois de la physique" ?
Plutôt familier avec les sciences sociales, il me semble que cette affirmation mériterait soit d'être nuancée, soit accompagnée de très longs développements ... pour ne pas tomber dans le réductionnisme. Comme l'a pensé Durkheim les phénomènes sociaux ont une nature "sui generis", c'est à dire non réductible aux propriétés de leurs parties. Si je me réfère au domaine plus nouveau pour moi de la "physique", j'oserais faire le parallèle avec le vivant : le vivant est composé de matière inanimée et provient de cette matière. Mais une explication parfaite des propriétés de cette matière (ce qu'on peut attendre de la physique) vous permettrait-il un jour de comprendre le vivant ? Alors de là à vouloir expliquer les fluctuations des cours sur les marchés financiers par les propriétés des éléments du tableau périodique ou par l'application de la première loi de Newton, je pense qu'il y a au moins matière à discussion ! (quoique bien sûr la loi de Newton s'applique lorsque le trader renverse sa chaise après avoir perdu quelques millions de dollars ...).(1 vote)- Cette affirmation me semble nuancée, quand on dit que "[bien qu']en théorie elles puissent être décrites grâce à une application extrêmement complexe des lois de la physique, on ne considère généralement pas ce genre de théories comme faisant partie du domaine de la physique".
Il s'agit justement d'un contre-exemple de grandeur fondamentale.(1 vote)