Les equations en physique
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Les equations en physique



  1. #1
    bdemo42

    Les equations en physique


    ------

    Bonjour
    Ma petite fille m'a récemment demandé quelles étaient les équations les plus importantes de la physique

    Pour moi il y en a 5 de fondamentales qui sont :
    Einstein = Equation RG
    Einstein = Equation RR (équivalence Masse-Energie)
    Schrodinger modifiée par Dirac= Equation d'évolution d'une particule relativiste
    Heisenberg = Principe d'incertitude
    Boltzmann = Equation de l'entropie

    Quel est votre avis?

    -----
    Dernière modification par mach3 ; 30/09/2022 à 15h02.

  2. #2
    mach3
    Modérateur

    Re : Les equations en physique

    Il manque les équations de Maxwell peut-être.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  3. #3
    Sethy

    Re : Les equations en physique

    Peut-être à considérer (résultat d'un "brainstorm" "maison") :
    - une équation basée sur un Lagrangien (au choix : électrodynamique quantique, modèle standard, ...) ?
    - relation de de Broglie (particule - onde associée) ?
    Dernière modification par Sethy ; 30/09/2022 à 15h51.
    Tout est toujours plus complexe qu'on (que je) ne le pense de prime abord.

  4. #4
    Garion

    Re : Les equations en physique

    Et les équations plus simples qu'on utilise tous les jours ?
    L'énergie cinétique, les équations découlant des lois de Newton, les équations de bases de l'électricité, les équations de transfert thermique, etc... ?
    Elles sont probablement beaucoup plus utilisées que les équations citées dans le premier post.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    pm42

    Re : Les equations en physique

    Newton me semble largement plus important.

  7. #6
    bdemo42

    Re : Les equations en physique

    Ma question portait sur les équations les plus fondamentales.
    Newton étant intégré dans Einstein, elles ne m'ont pas parues appropriées.
    Quant à l'électricité et le magnétisme, ne peuvent - elles pas être intégrées dans une théorie plus générale

  8. #7
    Sethy

    Re : Les equations en physique

    Citation Envoyé par bdemo42 Voir le message
    Ma question portait sur les équations les plus fondamentales.
    Newton étant intégré dans Einstein, elles ne m'ont pas parues appropriées.
    Quant à l'électricité et le magnétisme, ne peuvent - elles pas être intégrées dans une théorie plus générale
    Si tu veux "réduire" au maximum, supprime Heisenberg qui est "contenu" dans Dirac.

    Moi je trouve que Maxwell aurait sa place car s'y cache quand même la lumière.

    Tu peux faire d'une "pierre trois coups" et garder l'électrodynamique quantique, qui est justement une approche Lagrangienne d'une théorie quantique des champs, en lien avec l'électromagnétisme. A choisir entre "Feynman" et Dirac, je prends Feynman, mais alors on perd l'approche Hamiltonienne.
    Tout est toujours plus complexe qu'on (que je) ne le pense de prime abord.

  9. #8
    pm42

    Re : Les equations en physique

    Citation Envoyé par bdemo42 Voir le message
    Ma question portait sur les équations les plus fondamentales.
    Newton étant intégré dans Einstein, elles ne m'ont pas parues appropriées.
    On utilise infiniment plus les équations de Newton sous leur forme historique que celles d'Einstein. La RG ne sert pas à grand chose au quotidien et pour la RR, tu as explicitement cité : équivalence masse/énergie.
    Là aussi, c'est nettement moins important que F = m.a, l'action réciproque...

  10. #9
    Sethy

    Re : Les equations en physique

    Citation Envoyé par pm42 Voir le message
    On utilise infiniment plus les équations de Newton sous leur forme historique que celles d'Einstein. La RG ne sert pas à grand chose au quotidien et pour la RR, tu as explicitement cité : équivalence masse/énergie.
    Là aussi, c'est nettement moins important que F = m.a, l'action réciproque...
    Je pense que le problème est plutôt sémantique et lié au mot "importantes" dans la question initiale.

    Je ne pense pas que par importantes, l'OP entend essentielles, mais plutôt fondamentales.
    Tout est toujours plus complexe qu'on (que je) ne le pense de prime abord.

  11. #10
    bdemo42

    Re : Les equations en physique

    "l'OP entend essentielles, mais plutôt fondamentales."

    Ma question pourrait être formulée autrement "Quelles sont les équations qui permettent avec nos connaissances actuelles de décrire le monde physique qui nous entoure.

    Selon les réponses précédentes on aurait
    Einstein = Equation RG
    Einstein = Equation RR (équivalence Masse-Energie)
    Feynman = électrodynamique quantique
    Schrodinger modifiée par Dirac= Equation d'évolution d'une particule relativiste
    Boltzmann = Equation de l'entropie
    et peut être Maxwell actualisé

  12. #11
    Garion

    Re : Les equations en physique

    Citation Envoyé par bdemo42 Voir le message
    Ma question portait sur les équations les plus fondamentales.
    Newton étant intégré dans Einstein, elles ne m'ont pas parues appropriées.
    Quant à l'électricité et le magnétisme, ne peuvent - elles pas être intégrées dans une théorie plus générale
    Alors pourquoi parler de la RR alors qu'elle est inclue dans la RG ?

  13. #12
    bdemo42

    Re : Les equations en physique

    La présence du tenseur Energie dans la RG n'est elle pas une application de l'équivalence Masse-Energie de la RR?

  14. #13
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Les equations en physique

    Salut,

    Citation Envoyé par bdemo42 Voir le message
    La présence du tenseur Energie dans la RG n'est elle pas une application de l'équivalence Masse-Energie de la RR?
    Salut, c'est plutôt que la RR est inclue à la RG (*) et donc on retrouve certaines choses, forcément.

    (*) on peut formuler le principe d'équivalence comme suit : en tout point de la variété espace-temps il existe des référentiels locaux (plus précisément l'espace-temps tangent à la variété) où la RR est valide

    Si tu as la RG, plus besoin de la RR, elle en devient un "sous-produit".

    Notons que tu dis Einstein = équation RG.
    Mais il n'y a pas une équation, il y en a deux :
    l'équation des géodésiques et l'équation d'Einstein. parfois certains disent même les équations car ce sont des équations tensorelles et en composantes l'équation d'Einstein c'est en réalité 16 équations !!!! (10 avec les symétries)
    Il ne faut pas non plus cracher sur les équations plus basiques : métrique, tenseur de courbure, sans elles on ne sait rien faire. Et il faut aussi ajouter les métriques pour une série de cas "standards" (Schwartzchild, Kerr, ...)

    De même l'équation de Dirac n'est qu'une approximation de l'électrodynamique quantique. Et cette dernière c'est des dizaines d'équations (plus des dizaines à des centaines par application).

    Et de même l'équation de l'entropie est plutôt inutile sans les nombreuses autres équations de la thermodynamique ou de la physique statistique (ne fut-ce que les équations d'état, nécessaire aussi d'ailleurs en RG pour des calculs astrophysiques réalistes).

    Je pense que compter les équations les plus importantes n'a d'intérêt que pour les informaticiens (les programmes de calculs qui vont le mieux se vendre )
    Et compter les équations les plus fondamentales est tout bonnement sans intérêt pour ne pas dire difficile, mal défini (les équations d'états on en prend une ou un million ?) et probablement ambigü (comme l'équation d'Einstein versus les équations d'Einstein seln qu'on considère les tenseurs ou les composantes).

    Il est sans doute plus intéressant de compter les postulats (ou axiomes ou principes) à la base des théories fondamentales.
    Je l'ai fait en détail pour la RR : il y en a 11 (d'habitude on cite les deux principaux : le principe de relativité et l'invariance de la vitesse de la lumière, certains sont implicites venant de la physique classique comme le nombre de dimensions spatiales, un autre est le fait qu'on n'est pas en RG : espace euclidien et quelques autres). Du moins pour la cinématique (c'est plus compliqué pour la dynamique)
    Je n'ai pas fait l'exercice pour la RG, le nombre devrait être sensiblement identique.
    pour l'électrodynamique quantique et plus généralement la théorie quantique des champs, il y a peu d'axiomes : ceux de la RR, ceux de la MQ plus quelques axiomes. Mais il n'est pas prouvé que c'est suffisant (un million de dollars à gagner pour une des questions clefs : le problème du mass gap de Yang-Mills).
    Dernière modification par Deedee81 ; 02/10/2022 à 12h50.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  15. #14
    FC05

    Re : Les equations en physique

    Perso, il manque "Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme" qui reste la base de la science moderne ... et si il ne devait en rester qu'une.


    Après c'est un chimiste qui a dit ça donc du coup les physiciens l'ont un peu mauvaise et l'oublient (pas frapper c'est une blague, quoique ).
    "La réalité c'est ce qui reste quand on refuse d'y croire" P.K. Dick

  16. #15
    Sethy

    Re : Les equations en physique

    Citation Envoyé par FC05 Voir le message
    Perso, il manque "Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme" qui reste la base de la science moderne ... et si il ne devait en rester qu'une.


    Après c'est un chimiste qui a dit ça donc du coup les physiciens l'ont un peu mauvaise et l'oublient (pas frapper c'est une blague, quoique ).
    Il y a nettement plus fondamental : "toujours mettre l'acide dans l'eau" (enfin sauf dans le cas du Ce(SO4)2 où on fait l'inverse mais bon).
    Tout est toujours plus complexe qu'on (que je) ne le pense de prime abord.

  17. #16
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Les equations en physique

    Salut,

    Citation Envoyé par Sethy Voir le message
    Il y a nettement plus fondamental : "toujours mettre l'acide dans l'eau"
    Je confirme, surtout quand on a vu un crét... faire l'inverse avec de l'acide sulfurique fumant (à 98%). Pas de victime mais ce fut un miracle.

    P.S. les physiciens n'ont rien oublié mais jaloux ils ont ajouté ... tout se transforme qui vient d'eux. Je blague aussi (référence à une citation apocryphe de Einstein)

    Et tant qu'on est dans l'apocryphe et les trucs particulièrement important j'ajouterais : Et pourtant elle tourne
    (citation venant d'un ivrogne en fin de soirée )
    Dernière modification par Deedee81 ; 03/10/2022 à 07h03.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  18. #17
    FC05

    Re : Les equations en physique

    Alors là, je m'insurge, toutes les citations apocryphes d'Einstein sont de la forme " (mettre ici le sujet de la conversation) c'est relatif comme disait Albert, que j'ai connu personnellement" .

    Plus sérieusement, le principe de conservation, est une équation fondamentale de la physique. Ce principe est certes décliné sous de nombreuses formes, mais du coup il les rassemble toutes* (un peu comme l'anneau).


    * Il y a bien quelques inégalités ... "mais qu'il y en a pas 9 on risque rien" Signé Sauron.
    "La réalité c'est ce qui reste quand on refuse d'y croire" P.K. Dick

  19. #18
    coussin

    Re : Les equations en physique

    Citation Envoyé par Sethy Voir le message
    Il y a nettement plus fondamental : "toujours mettre l'acide dans l'eau" (enfin sauf dans le cas du Ce(SO4)2 où on fait l'inverse mais bon).
    Je suis complètement ignorant en la matière : qu'est-ce qui se passe quand on met l'eau dans l'acide ?

  20. #19
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Les equations en physique

    Bonjour,

    Mes 2 cents :
    Il y a nettement plus fondamental : "toujours mettre l'acide dans l'eau"
    Oui, je me souviens qu'on avait un grand poster sur le sujet dans les salles de TP... Mais la formule étant complétement symétrique, je trouve bien plus robuste :
    "on ne donne pas à boire à l'acide"
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  21. #20
    Sethy

    Re : Les equations en physique

    Citation Envoyé par coussin Voir le message
    Je suis complètement ignorant en la matière : qu'est-ce qui se passe quand on met l'eau dans l'acide ?
    En fait l'hydratation de l'acide sulfurique concentré est très exothermique. De plus celui-ci est légèrement visqueux et dense (d = 1,84 ; 98%).

    Quand on verse l'eau sur l'acide, celle-ci reste en surface et peu bouillir tellement l'hydratation est exothermique. Il peut résulter des projections d'acide, chaud de surcroit.

    A l'inverse lorsqu'on verse l'acide dans l'eau, celui-ci se répand dans le volume d'eau et la capacité calorifique de l'eau fait le reste. Malgré tout, on entend un bruit d'ébullition et au-delà d'un mélange à 1+4 (1 volume d'acide pour 4 d'eau), la t° finale du mélange est vraiment chaude.

    Une vidéo "prudente", on voit malgré tout la différence de viscosité : https://www.youtube.com/watch?v=M-QMJ-JMb5I
    Dernière modification par Sethy ; 03/10/2022 à 21h31.
    Tout est toujours plus complexe qu'on (que je) ne le pense de prime abord.

  22. #21
    Sethy

    Re : Les equations en physique

    Dans le genre ... une anecdote ... croustillante.

    J'ai fait un stage dans une usine qui faisait du dépôt d'or sur des circuits par électrolyse. Précédemment, il y avait un chimiste attitré mais suite à une réduction de coûts ... il était remplacé par des étudiants. Un jour le chef du labo (un ingénieur civil), décide de refaire la "mixture" "décapante" du chimiste : un mélange d'acide sulfurique et nitrique. Le tout rendu légèrement plus visqueux par l'ajout de glycérol.

    Le lendemain ... gros souffle dans le labo, production massive (mais massive, tout le labo était rouge) de NO2 (un gaz brun roux qui forme de l'acide nitrique dans les poumons). La cause était que le mélange n'était pas homogène et que le glycérol (aussi connu sous le nom de glycérine) avait réagi à l'interface avec l'acide nitrique (boosté en plus par l'acide sulfurique) pour formé de la ... nitroglycérine. La chaleur de la réaction avait fait fondre localement le bidon en plastique qui sous la pression avait formé une sorte de pipette à mi-hauteur par lequel (heureusement) les gaz chaud d'abord, le mélange avait pu gicler.

    J'ai appris par la suite que 3 mois plutôt, il avait tenté de récupérer des déchets de production et que tout le bureau d'étude sentait les amandes amères ... jusqu'à ce qu'un vieux technicien s'exclame à voix haute : "Mais ça sent le cyanure ici !" !
    Tout est toujours plus complexe qu'on (que je) ne le pense de prime abord.

  23. #22
    pm42

    Re : Les equations en physique

    Il est intéressant de voir comment on est passé des équations fondamentales en physique à des anecdotes perso en chimie.
    Le fil s'est certes transformé mais on y a plutôt perdu et pas gagné grand chose. Lavoisier ne s'applique pas ici.
    Dernière modification par pm42 ; 03/10/2022 à 21h52.

  24. #23
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Les equations en physique

    Bonjour,

    Pris de vitesse par pm42

    C'est vrai que ça tourne à une discussion de comptoir bon enfant, sympathique et pas tchatesque, mais, bon, ce n'est pas le lieu non plus (et je ne jette pas la pierre, j'y ait participé).
    (ceci dit les 9 inégalités de Sauron ça m'a fait rire)
    Il est vrai aussi que le sujet initial était limité et propices aux dérives.

    Mais j'aurais bien aimé que bdemo repasse. Pas mal d'explications et avis ont été donné et ce serait bien qu'il dise si ça correspond ou non à ce qu'il cherche (ou sa petite fille, et si non, pourquoi).

    Donc je ne ferme pas mais j'aimerais qu'on rentre dans les clous ou que tout bêtement on n'alimente plus la dérive chimique

    Merci,
    Dernière modification par Deedee81 ; 04/10/2022 à 06h47.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  25. #24
    Sethy

    Re : Les equations en physique

    Pour ma part, plus peut-être que les grandeurs mises en jeu, ce serait les formes d'équations qui primeraient :
    - les approches lagrangienne (QED) et hamiltonienne (équation "de transport"),
    - un représentant d'équation avec un terme de couplage (pourquoi pas F/a = m)
    - de même pour une équation avec un terme de source (Maxwell, RG, ...)
    - une équation avec "Green et Stokes" et un bilan de flux traversant une surface (Maxwell, ...)
    - une loi de conservation ... peut-être tout simplement les invariants de Noether ?
    - je ne sais pas comment "catégoriser" S = k.ln(w) mais disons une équation "statistique".
    - ...

    Une autre manière d'analyser les choses est de penser en terme de microscopique(MQ), macroscopique(RG) et mésoscopique (Boltzman) ?
    Tout est toujours plus complexe qu'on (que je) ne le pense de prime abord.

  26. #25
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Les equations en physique

    Salut,

    Il y a trente-six manières de classer les choses en fait. Même si on se limite aux théories fondamentales. On avait déjà eut des sujets sur cette thématique.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  27. #26
    Biname

    Re : Les equations en physique

    Salut,
    Citation Envoyé par pm42 Voir le message
    Newton me semble largement plus important.
    Il y a le mythe du génie entretenu par les médias derrière la 'relativité' et la 'mécanique quantique', tout le monde veut en être .
    Mais je suis mal placé pour parler de ces deux domaines, j'y connais pas grand chose.

    Biname

  28. #27
    pm42

    Re : Les equations en physique

    Citation Envoyé par Biname Voir le message
    Il y a le mythe du génie entretenu par les médias derrière la 'relativité' et la 'mécanique quantique'
    Ce n'est pas un mythe, c'est une concentration incroyable de génies comme on en voit rarement dans l'histoire de l'humanité (je parle de la concentration) qui ont fait des révolutions conceptuelles et des avancées qui seront appliquées dans de nombreux domaines.

    Toute la technologie que tu as utilisé pour taper ton message et sans doute même l'électricité pour alimenter l'ensemble vient de ces théories.

  29. #28
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Les equations en physique

    Citation Envoyé par pm42 Voir le message
    c'est une concentration incroyable de génies
    Il y a évidemment des facteurs historiques important, mais ça ferai un beau sujet de thèse ça

    Mais biname a raison : il y a un mythe populaire induit par les médias. Demande un peu à ton voisin de te citer un génie de la science. Il va probablement dire Einstein. Peut-être Archimède, Galilée ou Newton.
    Et au pire il va dire Ronaldo
    Mais combien vont citer Bozmann, Maxwell, Dirac, Feynman etc.... etc.... et même Lavoisier ou encore pire Ashtekar (si, si ) ?
    Et si tu dis "Bogoliubov", ma main à couper que certains vont dire "le joueur d'échec ?"

    Mais c'est un pur problème d'image populaire (mythe populaire), pas une question scientifique.

    EDIT misère on dérive encore. Si ça continue va falloir cadenasser
    Dernière modification par Deedee81 ; 04/10/2022 à 09h00. Motif: orthographe
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  30. #29
    pm42

    Re : Les equations en physique

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Mais biname a raison : il y a un mythe populaire induit par les médias.
    Demande un peu à ton voisin de te citer un génie de la science
    Oui mais c'est vrai pour tous les sujets. Demande lui le nom d'un génie de l'informatique et il va te citer Bill Gates et Steve Jobs. Peut-être Turing s'il a vu le film.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Mais c'est un pur problème d'image populaire (mythe populaire), pas une question scientifique.
    Oui et c'est pour ça qu'ici, je répondais dans le contexte scientifique de gens qui ont entendu parler de Bozmann, Maxwell, Dirac, Feynman et les nombreux autres (ceux qui faisaient Feynman se sentir tout petit quand il était au projet Manhattan à essayer d'ouvrir les coffres-forts).

    Et dans ce contexte, on ne peut pas nier que ces théories sont des monuments de la pensée humaine et la fondation de la physique du XXème siècle.
    En fait, c'est même plus que la fondation puisqu'on cherche à les dépasser sans y arriver pour le moment.

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    EDIT misère on dérive encore. Si ça continue va falloir cadenasser
    On a vu pire comme dérive et des fils durer largement plus longtemps en étant nettement moins sympas ceci dit.

  31. #30
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Les equations en physique

    Citation Envoyé par pm42 Voir le message
    Oui mais c'est vrai pour tous les sujets.
    C'est très juste ça. Même sur des thèmes non scientifiques.

    Citation Envoyé par pm42 Voir le message
    on ne peut pas nier que ces théories sont des monuments de la pensée humaine et la fondation de la physique du XXème siècle
    Je suis entièrement d'accord. J'avais vu un graphique une fois sur les avancées théoriques et les avancées technologiques.
    (je en sais plus quelles étaient leurs sources quantitatives, j'ai vu ça il y a plus de trente ans)
    C'est extraordinaire de voir le "pic" assez marqué avant la deuxième guerre pour la première courbe et le croissance (non terminée) qui s'en suit pour l'autre courbe.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

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