La pensée en physique , livre ebook

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En physique, la pensée semble souvent moins présente que la technique mathématique ou la technique expérimentale. Pourtant, ni les formules, ni les expériences ne peuvent suffire à la compréhension complète d’un phénomène ; le contexte historique, épistémologique, voire artistique, est, lui aussi, riche d’enseignement.

Dans ce livre, l’auteur tente de rapprocher à la fois discours, formules et expériences ; pour cela, il propose au lecteur de parcourir quatre siècles d’humanité scientifique, depuis Galilée avec sa relativité, jusqu’à Fert avec la spintronique. Il n’oublie pas la thermodynamique de Boltzmann, l’optique de Fresnel, l’électromagnétisme de Maxwell, la relativité d’Einstein et la quantique de Schrödinger. Ce long parcours lui permet de souligner, au-delà du relativisme, l’universalité, et, au-delà de la diversité, l’unité de la pensée en physique.


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Publié par

Date de parution

11 mars 2021

Nombre de lectures

5

EAN13

9782759825516

Langue

Français

Poids de l'ouvrage

9 Mo

La pensée SPOT SPOT
SCIENCESen physique José-Philippe PérezSCIENCES
ÉPISTÉMÊ
Diversité et unité
José-Philippe Pérez
En physique, la pensée semble souvent moins présente que la technique La pensée
mathématique ou la technique expérimentale. Pourtant, ni les formules,
ni les expériences ne peuvent suffire à la compréhension complète d’un
phénomène ; le contexte historique, épistémologique, voire artistique, en physiqueest, lui aussi, riche d’enseignement.
Dans ce livre, l’auteur tente de rapprocher à la fois discours, formules Diversité et unité
et expériences ; pour cela, il propose au lecteur de parcourir quatre
siècles d’humanité scientifique, depuis Galilée avec sa relativité,
jusqu’à Fert avec la spintronique. Il n’oublie pas la thermodynamique
de Boltzmann, l’optique de Fresnel, l’électromagnétisme de Maxwell, la
relativité d’Einstein et la quantique de Schrödinger. Ce long parcours lui
permet de souligner, au-delà du relativisme, l’universalité, et, au-delà de
la diversité, l’unité de la pensée en physique.
José-Philippe Pérez est professeur émérite à l’Université Paul Sabatier
de Toulouse, précisément à l’IRAP-CNRS (Institut de Recherche en
Astrophysique et en Planétologie).
ISBN :
978-2-7598-2481-6
9782759 824816
Prix : 22 € SPOT
www.edpsciences.org SCIENCES
9782759824816_SpotScience_Pensee.indd 1 29/01/2021 17:37
La pensée en physique
José-Philippe Pérez
Diversité et unitéLa pensée SPOT SPOT
SCIENCESen physique José-Philippe PérezSCIENCES
ÉPISTÉMÊ
Diversité et unité
José-Philippe Pérez
En physique, la pensée semble souvent moins présente que la technique La pensée
mathématique ou la technique expérimentale. Pourtant, ni les formules,
ni les expériences ne peuvent suffire à la compréhension complète d’un
phénomène ; le contexte historique, épistémologique, voire artistique, en physiqueest, lui aussi, riche d’enseignement.
Dans ce livre, l’auteur tente de rapprocher à la fois discours, formules Diversité et unité
et expériences ; pour cela, il propose au lecteur de parcourir quatre
siècles d’humanité scientifique, depuis Galilée avec sa relativité,
jusqu’à Fert avec la spintronique. Il n’oublie pas la thermodynamique
de Boltzmann, l’optique de Fresnel, l’électromagnétisme de Maxwell, la
relativité d’Einstein et la quantique de Schrödinger. Ce long parcours lui
permet de souligner, au-delà du relativisme, l’universalité, et, au-delà de
la diversité, l’unité de la pensée en physique.
José-Philippe Pérez est professeur émérite à l’Université Paul Sabatier
de Toulouse, précisément à l’IRAP-CNRS (Institut de Recherche en
Astrophysique et en Planétologie).
ISBN :
978-2-7598-2481-6
9782759 824816
SPOT
www.edpsciences.org SCIENCES
9782759824816_SpotScience_Pensee.indd 1 29/01/2021 17:37
La pensée en physique
José-Philippe Pérez
Diversité et unitéÀ Anne-Marie, mon épouse
À Sidonie et Joseph, nos deux petits-enfantsLa pensée en physiqueLa pensée en physique
Diversité et unité
JOSÉ-PHILIPPE PÉREZSPOT Sciences
Collection destinée à un large public qui invite le lecteur à découvrir à travers
des essais toute une palette des sciences : histoire, origines, découvertes,
théories, jeux…
Dans la collection
« L’histoire du cerveau », Voyage à travers le temps et les espèces,
Y. GAHÉRY, ISBN : 978-2-7598-2479-3 (2021)
« Les clés secrètes de l’Univers », Émergence de l’Univers, de la vie et de
l’Homme, M. GALIANA-MINGOT, ISBN : 978-2-7598-2534-9 (2021)
Imprimé en France
ISBN (papier) : 978-2-7598-2481-6
ISBN (ebook) : 978-2-7598-2551-6
Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés
pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3
de l’article 41, d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à
l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective », et d’autre part,
que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toute
représentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de ses
er
ayants droit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 de l’article 40). Cette représentation
ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon
sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal.
© EDP Sciences, 2021SOMMAIRE
Avant-propos ���������������������������������������������������������������������������������������� 9
1. Introduction ��������������������������������������������������������������������������������13
Description de l’ouvrage �����������������������������������������������������������������15
Nécessité d’une description quantitative �������������������������������������������16
Multiples et sous-multiples �������������������������������������������������������������20
Alphabet grec �������������������������������������������������������������������������������20
2. Galilée contre Aristote : chute libre et relativité galiléenne �����������21
Mouvement �����������������������������������������������������������������������������������22
Relativité galiléenne ����������������������������������������������������������������������29
3. Descartes et Newton : les lois du mouvement ��������������������������������35
Le football 37
Chute libre dans la machine d’Atwood �����������������������������������������������47
Lois de Newton et relativité galiléenne ���������������������������������������������48
4. Coriolis et Foucault : forces d’inertie et forces de marées ���������������51
Forces d’inertie �����������������������������������������������������������������������������52
Forertie terrestres����������������������������������������������������������������54
Poids d’un corps ����������������������������56
Pendule de Foucault �����������������������������������������������������������������������60
Marées �����������������������������������������������������������������������������������������65
5. Young et Mayer : le concept d’énergie �������������������������������������������71
Énergie mécanique �������������������������������������������������������������������������73
Le premier principe de la thermodynamique���������������������������������������78
Transformations énergétiques ����������������������������������������������������������81
Énergie des systèmes vivants �����������������������������������������������������������83
6. Kepler et Newton : planètes et satellites ���������������������������������������91
Lois historiques de Kepler ���������������������������������������������������������������92
Problème de Kepler ������������������������������������������������������������������������94
Satellites de la Terre ��������������������������������������������������������������������101
Points de Lagrange ����������������������������������������������������������������������106
7. Kelvin et Onnes : température très basses températures ���������������109
Température ��������������������������������������������������������������������������������110
Diffusion de la température ����������������������������������������������������������113
Basses et très basses températures ������������������������������������������������115
5SOMMAIRE
8. Clausius et Boltzmann: le concept d’entropie �������������������������������123
Deuxième principe et entropie �������������������������������������������������������124
Énoncés historiques du deuxième principe ���������������������������������������128
Machines dithermes ���������������������������������������������������������������������130
Interprétation statistique de l’entropie �������������������������������������������135
9. Euler et Zeuner : systèmes ouverts en mécanique
et en thermodynamique �������������������������������������������������������������143
Mécanique des systèmes ouverts ����������������������������������������������������145
Thermodynamique des systèmes ouverts ������������������������������������������151
10. Huygens et Fermat : rayons lumineux et mirages �������������������������157
Principe de Huygens et Fresnel ������������������������������������������������������159
Diffraction ����������������������������������������������������������������������������������164
Réfraction de la lumière ���������������������������������������������������������������167
Formulation newtonienne des lois de l’optique ���������������������������������170
Principe historique de Fermat ��������������������������������������������������������173
11. Rayleigh et Fourier : images et fltrage spatial�����������������������������177
Sténopé �������������������������������������������������������������������������������������178
Image dans l’approximation des rayons lumineux �����������������������������179
Optique de Fourier� Filtrage spatial �������������������������������������������������189
12. Young et Gabor : interférence et holographie �������������������������������199
Interférence de deux ondes monochromatiques ��������������������������������200
Holographie ��������������������������������������������������������������������������������212
13. Poincaré et Einstein : extension de la relativité galiléenne �����������217
Équations de Maxwell �������������������������������������������������������������������218
Principe de relativité de Poincaré-Einstein ��������������������������������������224
Dilatation des durées �������������������������������������������������������������������228
Contraction des longueurs�������������233
Dynamique et énergétique einsteiniennes ���������������������������������������235
Système de particules ������������������������������������������������������������������240
Collisions dcules rapides ������������������������������������������������������242
14. Einstein et Hubble : la relativité générale �����������������������������������247
Singularité de la force de gravitation ���������������������������������������������247
Principe de relativité générale �

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