Grandeur physique

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A chaque quantité physique, ou grandeur physique, correspond, outre sa définition, des unités, des ordres de grandeur, des méthodes de mesure (l'objet de la métrologie).

Une grandeur physique permet de grouper des variables, des mesures, des nombres représentant des phénomènes physiques. Toutes les variables ou les mesures relatives à des distances partagent entre elles la propriété d'appartenir à la grandeur physique "longueur", et les propriétés afférentes (unités possibles, méthodes de mesure, ...). A contrario, en physique, toute variable, tout nombre, toute mesure doit être qualifiée soit comme nombre pur (dit sans dimension), soit par sa grandeur physique. Cela est en général fait par l'indication de l'unité, mais il peut y avoir plusieurs unités pour une même grandeur physique. Des données ou variables en mètres, en feet, en années-lumières ou en aunes de Paris, sont toutes de la grandeur "longueur".

En physique, seules des données de même grandeur peuvent être additionnées, soustraites et donc comparées. La multiplication et la division ne sont pas contraintes par la grandeur. La multiplication de deux données dont aucune n'est sans dimension donne un résultat dont la grandeur est différente des deux grandeurs d'origine. Une conséquence est qu'il y une infinité potentielle de grandeurs physiques, mais seules de l'ordre d'une centaine d'entre elles sont d'usage pratique.

Les grandeurs physiques sont liées les unes aux autres par multiplication ou division. Nombre d'entre elles peuvent être définies à partir d'un petit nombre de grandeurs considérées comme fondamentales. Par exemple, un volume est le cube d'une longueur, la vitesse est le rapport entre une longueur et un temps. Il est possible de choisir, avec une part d'arbitraire, un jeu fini de grandeurs considérées comme fondamentales. Toutes les autres grandeurs physiques sont alors dérivées des grandeurs fondamentales et de rapports sans dimension. Les relations multiplicatives entre grandeurs est le sujet de l'analyse dimensionnelle.

La possibilité de dériver toute grandeur d'un jeu fini de grandeurs physiques est exploitée pour bâtir des systèmes d'unités cohérents. Ainsi, le système international d'unités est basé sur seulement sept unités, les unités de base, correspondant à un jeu de sept grandeurs physiques prises comme fondamentales.

Sommaire 1 Grandeurs physiques et domaines de la physique 1.1 L'espace-temps, la cinématique 1.2 Mécanique 1.3 Thermodynamique, Mécanique statistique 1.4 Electromagnétisme 1.5 Optique

[modifier] Grandeurs physiques et domaines de la physique

Il y a un rapport étroit entre des groupes de grandeurs physiques et des domaines particuliers de la physique. Une tentative de classement est proposée ici. Dans chaque catégorie, les grandeurs dérivées peuvent dériver de grandeurs de catégories précédentes. Les grandeurs fondamentales sont celles du système international. Pour chaque grandeur est donnée sa dimension au sens de l'analyse dimensionnelle, et l'expression usuelle de son unité dans le système international. La liste n'est pas exhaustive.

L'incorporation de la grandeur angle dans les analyses dimensionnelles n'est pas générale. Les deux approches, avec ou sans la mention de la grandeur angle, sont indiquées.

[modifier] L'espace-temps, la cinématique

Fondamentales : longueur (L, mètre), temps (T, seconde)

Dérivées : superficie (L², mètre carré), volume(L³, mètre cube), angle (sans dimension ou noté α, radian), angle solide (stéradian), fréquence (T^-1, herz), vitesse (LT^-1, mètre par seconde), accélération (LT^-2, mètre par seconde par seconde), vitesse angulaire (αT^-1, radian par seconde)

[modifier] Mécanique

Fondamentale : masse (M, kilogramme)

Dérivées :

• pression (ML^-1T^-2, pascal), masse volumique (ML^-3, kilogramme par mètre cube)

• énergie (ML²T^-2, joule), quantité de mouvement (MLT^-1, newton.seconde), moment angulaire (ML²T^-1α^-1 ou ML²T^-1)

• puissance (ML²T^-3, watt), force (MLT^-2, newton), couple (mécanique) (ML²T^-2α^-1 ou ML²T^-2, newton.mètre par radian ou newton.mètre)

• action (physique) (ML²T^-1)

[modifier] Thermodynamique, Mécanique statistique

Fondamentales : Température (Θ, kelvin), Quantité de matière (mole)

Dérivées : Enthalpie (ML²T^-2, joule), Entropie (ML²T^-2Θ^-1, joule par kelvin)

[modifier] Electromagnétisme

Fondamentale : Courant électrique (I, ampère)

Dérivées :

• Charge électrique (IT, coulomb), densité de courant (IL^-2, ampère par mètre carré)

• potentiel électrique (ML²T^-3I^-1, volt), champ électrique (MLT^-3I^-1, volt par mètre), champ magnétique (MT^-2I^-1α^-1 ou MT^-2I^-1, tesla)

• conductivité électrique (I²T³L^-3M^-1, siemens par mètre), résistance et impédance (ML²T^-3I^-2, ohm), admittance (I²T³L^-2M^-1, siemens), capacité (I²T⁴L^-2M^-1, farad), permittivité (I²T⁴L^-3M^-1, farad par mètre)

[modifier] Optique

Fondamentale: intensité lumineuse (I_v, candela)