mesures en physique moderne ?

[syborgg]

d'abord je precise que je suis pas physicien, mais mathematicien; cependant depuis quelques temps j'essaye de comprendre ce que font les physiciens.

la mesure est le pilier sur lequel repose toute la physique depuis au moins galilee; sans mesures de grandeurs, c'est a dire sans quantification de notre environnement, pas de possibilites d'utiliser les mathematiques comme outil pour comprendre le monde (du moins c'est ce qui est communement admis...).

si j'ai bien compris (rectifiez moi dans le cas contraire), certaines grandeurs se mesurent directement par le biais d'appareils plus ou moins sophistiques, et d'autres ne peuvent se mesurer directement et se deduisent par le biais d'equations d'autres donees experimentales "mesurables"...

les grandeurs "facilement" mesurables qui viennent a l'esprit sont :

masse, temps, longeurs, surfaces, volumes, angles, temperatures.

pour d'autres grandeurs, et ce sera ma premiere question, je comprends deja moins comment on les mesure en pratique , par exemple charge electrique, valeur du champs magnetique en un point de l'espace, longueur d'onde d'une source de champs EM (par exemple comment on calibre un spectrometre ?).

ma seconde question : quelles autres grandeurs se mesurent directement en physique moderne ? et comment ?
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[phys4]

les grandeurs "facilement" mesurables qui viennent a l'esprit sont :

masse, temps, longeurs, surfaces, volumes, angles, temperatures.

pour d'autres grandeurs, et ce sera ma premiere question, je comprends deja moins comment on les mesure en pratique , par exemple charge electrique, valeur du champs magnetique en un point de l'espace, longueur d'onde d'une source de champs EM (par exemple comment on calibre un spectrometre ?).

ma seconde question : quelles autres grandeurs se mesurent directement en physique moderne ? et comment ?

Bonjour,
Parmi les quantités directement mesurables, vous n'avez mis aucune grandeur électrique. Vous avez probablement touché un multimètre, appareil qui donne accès à la tension, au courant, à la résistance électrique ..
La masse n'est pas d'un accès aussi direct qu'une longueur, il faut au moins une balance.
La charge électrique se mesure facilement à partir de la tension, le champ magnétique peut se mesurer à l'aide d'un appareil spécialisé.
Pour les longueurs d'onde EM, les interféromètres donnent un résultat très précis, ils sont utilisés en métrologie.
Beaucoup d'appareils s'étalonnent par comparaison, en utilisant des résultats établis.

[inviteae58282c]

Bonjour,

En effet, vous rappelez des grandeurs qui sont aisément mesurables. Cependant, la masse pose toujours problème à l'heure actuelle. D'autre part, le courant électrique est une grandeur facilement mesurable.

La plupart de ces grandeurs classiques sont facilement mesurables (ou moins) de par leurs définitions, ce sont des grandeurs qui ont des étalons servant de définition et qui sont aisément reproductibles. Un site qui pourrait vous intéresser (c'est une MINE D'OR d'informations, pas toujours marrantes à lire j'admet), c'est celui du Bureau International des Poids et Mesures (et oui c'est français, l'histoire fait bien les choses), et notamment leurs ressources documentaires :
http://www.bipm.org/fr/publications/

L'étalon de masse du kg est toujours un étalon qui pose problème, car difficilement reproductible, et car soumis à des variations (infinitésimales mais bien réelles).

La seule grandeurs qui permet d'extrapoler le domaine de l'électromagnétisme est le courant en ampère, et à l'aide du Newton (défini par le kg.m.s-2, donc des unités de base). La définition de l'ampère par exemple définit la valeur de perméabilité , qui elle même par implication de la vitesse de la lumière (constante et définie précisément dans les rapports du BIPM) permet de retrouver la valeurs de permittivité. Donc avec une unité fixée on retrouve d'autres phénomènes physiques, en jouant sur des équations qui ne sont pas soumise à interprétation (dont les unités sont totalement définies).

Toutes les autres grandeurs (que les sept unités de base du SI) sont donc observées de manière indirectes, par combinaisons mathématiques.

bonne soirée !

[inviteae58282c]

NB : pour précision dans mon post précédent, il s'agit de la perméabilité du vide et la permittivité du vide !

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite54165721]

Bonjour syborgg
Quand on effectue une mesure de A avec un appareil et qu'avec ecxel ou une calculette on en déduit une grandeur A' je dirais que A' a été mesuré via la mesure de A.
Si pour trouver la valeutr de A' il faut sortir l'arsenal des calculs de perturbation à 3 ou 4 boucles de l'électrodynamyque quantique; diriez vous que A a été mesuré via A ou que la théorie a utilisé une certainengrandeur A pour prédire A'.
Pour avoir soutenu ici ce deuxieme avis Karibou Blanc et Mtheory (qui font partie
de ceux que j'aime beaucoup avec rincevent) me sont tombés sauvagement dessus.
Je reste persuadé que mon point de vue n'était pas si sot. voir le post 23
qu'en pensez vous?

[phuphus]

pour d'autres grandeurs, et ce sera ma premiere question, je comprends deja moins comment on les mesure en pratique , par exemple charge electrique, valeur du champs magnetique en un point de l'espace, longueur d'onde d'une source de champs EM (par exemple comment on calibre un spectrometre ?).

Bonjour syborgg,

pour le charge électrique, voir par exemple les électromètres.

Pour le champ magnétique, on utilise les propriétés de déviation d'une charge en mouvement grâce à une sonde à effet Hall. La mesure se ramène donc à une mesure de tension électrique.

Pour les longueurs d'onde EM, on passe par une mesure de fréquence. Une antenne reçoit le rayonnement, le transforme en courant électrique, on enregistre la forme temporelle de ce signal, ensuite c'est du Fourier (que vous devez certainement très bien connaître). Les "vieux" analyseurs de spectre analogiques possédaient un filtre passe-bande très sélectif, en balayage.

[syborgg]

ok merci pour ces precisions, ca m'eclaire.

en vrac, d'autres questions sur le meme theme :

* parmi les grandeurs que mesurent les physiciens des particules, la plupart ne sont pas mesurables directement evidemment, mais il faut bien qu'il y en ai qui le soient pour pouvoir acceder aux autres !.. lesquelles sont donc "mesurables" et comment s'y prennent-t-ils ?

* meme question pour ce que les astrophysiciens mesurent....

* comment en est-on arrive a savoir la demi vie des elements radioactifs comme le carbone 14 ? comment on peut en etre sur vu que ce sont des periodes de temps gigantesques en comparaison de la vie humaine ?

[FC05]

les grandeurs "facilement" mesurables qui viennent a l'esprit sont :

masse, temps, longeurs, surfaces, volumes, angles, temperatures.

Les températures ne sont pas mesurables. Par exemple, quand on mesure la température avec un thermomètre à alcool, on mesure une longueur ! Cette longueur dépend elle même du volume d'alcool et des propriétés de dilatation de celui-ci avec la variation de température.
Oui, "variation de température", ce qui va exiger en plus un étalonnage pour avoir un zéro. C'est pas vraiment simple dans la pratique.

[syborgg]

personne pour m'eclairer a propos de mes dernieres questions (physique des particules/ astrophysique) ?.....

[Deedee81]

Salut,

Un article vraiment excellent sur la mesure est celui de l'encyclopédia universalis (voir rubriques mesure et métrologie).

* meme question pour ce que les astrophysiciens mesurent....

Essentiellement on mesure :
- des spectres (donc des intensités en fonction de la longueur d'onde)
- des directions (angles)

Ca parrait peu, mais c'est fou ce qu'on peut en tirer comme infos

Par exemple, les mesures des angles et la parallaxe permettent de trouver la distance des objets "proches" (quelques dizaines d'années lumière).

* comment en est-on arrive a savoir la demi vie des elements radioactifs comme le carbone 14 ? comment on peut en etre sur vu que ce sont des periodes de temps gigantesques en comparaison de la vie humaine ?

On peut mesurer deux choses :
- la composition chimique exacte (quantité des différents éléments dont le C14 ou autre). Idéalement on utilise la spectroscopie de masse.
- le nombre de désintégrations par seconde (compteur Geiger ou du style)

En mesurant la quantité d'atomes pour un échantillon d'age connu (l'exemple typique pour le C14 est la comparaison à la dendrochronologie) ou en mesurant l'évolution au cours du temps de nombre de désintégrations, on peut calculer la demi vie. Suffit généralement de tracer une courbe et de comparer à une exponentielle décroissante.

Lorsque c'est trop long, ça peut devenir difficile. J'avais lu dans une table un truc du genre (je ne sais plus exactement l'élément et les chiffres, c'est pour l'exemple) : XXn, demi vie > 100 milliards d'années .

J'ai même lu récemment que tous les éléments sauf le Fe56 étaient instables. Sans exception. Mais avec des durées de demi-vie phénoménales (là on parle en durée de l'ordre de 10^100 ans). Un des processus étant même la fusion spontanée (effet tunnel à travers la barrière électrostatique, ce qui peut se produire même au zéro absolu). Je suppose que les chiffres ont été obtenus par le calcul, pas par la mesure !

[phuphus]

Essentiellement on mesure :
- des spectres (donc des intensités en fonction de la longueur d'onde)
- des directions (angles)

Ca parrait peu, mais c'est fou ce qu'on peut en tirer comme infos

Par exemple, les mesures des angles et la parallaxe permettent de trouver la distance des objets "proches" (quelques dizaines d'années lumière).

Bonjour,

pour compléter un peu l'intervention de Deedee81, on peut aussi citer les mesures suivantes en astro :
- magnitude apparente (notamment le cas particuliers des supernovae de type Ia)
- période dans le signal de rayonnement reçu (pulsar, céphéide), ce qui en pratique se ramène à une mesure de spectre lorsque la période est petite, mais ce spectre n'est pas de même nature que celui cité par Deedee. Ici, c'est le spectre d'un signal modulé dont je parle, alors que Deedee81 évoque le spectre électromagnétique

J'ai même lu récemment que tous les éléments sauf le Fe56 étaient instables. Sans exception. Mais avec des durées de demi-vie phénoménales (là on parle en durée de l'ordre de 10^100 ans). Un des processus étant même la fusion spontanée (effet tunnel à travers la barrière électrostatique, ce qui peut se produire même au zéro absolu). Je suppose que les chiffres ont été obtenus par le calcul, pas par la mesure !

Il y a un article à ce propos dans l'avant-dernier dossier de PLS, "La face cachée de l'univers". La stabilité du fer dépend de la stabilité du proton, à priori encore inconnue. Voir sur le site de PLS :

Evolution de l'univers

[LPFR]

Bonjour.
Je rajoute une couche pour les mesures des astronomes: on peut mesurer le champ magnétique autour des étoiles en mesurant le dédoublement des raies spectrales par l'effet Zeeman, leur vitesse de rotation par l'élargissement des raies dues à l'effet Doppler et leur diamètre avec des manips de diffraction ou de coïncidences entre photons reçus par des télescopes distincts.
Et tout cela à partir d'un simple point lumineux dans le ciel.
Au revoir.