Evolution idées en physique: Mécanique

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L'autre manière de déterminé la masse d'un objet est tout simplement de le peser.

La différence entre les deux déterminations de la masse est que la première n'a rien à faire avec la force de pesanteur alors que la seconde est essentiellement basée sur son existence.

La masse déterminée de la première manière est appelée masse inerte, la seconde est appelée masse pesante.

L'expérience de Galilée qui consistait à faire tomber du haut d'une tour des masses différentes, lui permis de constater que le temps de chute était toujours le même et que le mouvement d'un corps qui tombe est indépendant de sa masse.

Un corps au repos cède à la force extérieure qui agit sur lui, se met en mouvement et atteint une certaine vitesse. Il cède plus ou moins facilement, selon sa masse inerte, sa résistance au mouvement étant plus grande, si sa masse est plus considérable. Nous pouvons dire, sans prétendre à une exactitude rigoureuse : la promptitude avec laquelle un corps répond à l'appel d'une force extérieure dépend de sa masse inerte.

En physique nous pouvons conclure en disant que :

L'accélération d'un corps en chute libre croît proportionnellement à sa masse pesante et décroît proportionnellement à sa masse inerte. Comme tous les corps qui tombent éprouvent la même accélération constante, les deux masses doivent être égales

E) La chaleur est-elle une substance ?

Les concepts les plus fondamentaux dans la description des phénomènes de chaleur sont ceux de chaleur et de température.

En général différentes quantités de chaleur sont nécessaire pour élever d'un degrés les températures de différentes substances, telles que l'eau, le mercure, etc., à supposer que toutes soient de masse égales. Nous disons que chaque substance a une capacité calorifique individuelle ou une chaleur spécifique.

La chaleur dans notre conception est une substance comme la masse en mécanique. Sa quantité peut varier ou ne pas varier, comme la monnaie qu'on met dans un coffre fort ou qu'on dépense. La somme d'argent dans le coffre fort reste intacte aussi longtemps qu'il reste fermé, et il en sera de même de la quantité de masse et de chaleur dans un corps isolé. En outre de même que la masse d'un système isolé reste invariable, même si une transformation chimique s'y produit, de même la chaleur se conserve, m^me si elle s'écoule d'un corps à un autre.

Les vieux termes de chaleur latente de fusion ou de vaporisation indiquent que ces concepts sont tirés de la conception de la chaleur comme substance. La chaleur latente est temporairement cachée, comme l'argent dans le coffre fort mais qui peut être utilisée si l'on en connaît le mécanisme.

Mais la chaleur n'est certainement pas une substance dans le même sens que la masse. Si la chaleur est une substance, elle est sans poids. La chaleur-substance était habituellement appelée calorique.

La preuve capable de décider de la vie ou de la mort d'une théorie se rencontrent souvent dans l'histoire de la physique et sont appelés expériences cruciales.

La détermination des chaleurs spécifiques de deux corps de même espèce à la même température, obtenue respectivement par le frottement et le flux de chaleur, est un exemple typique d'une expérience cruciale. Cette expérience fut faite par Rumford en 1798 et porta un coup mortel à la théorie de chaleur-sbstance. Observant le forage de canons en cuivre il tira la conclusion suivante :

« En réfléchissant sur ce sujet ( la chaleur des copeaux de métal ) nous ne devons pas oublier de prendre en considération cette circonstance hautement remarquable que la source de la chaleur produite, dans ces expériences, par le frottement paraissaient manifestement inépuisables.

Il est à peine nécessaire d'ajouter que ce qu'un corps isolé quelconque, ou un système de corps, peut continuer à fournir sans limitation, ne peut pas être une substance matérielle ; et, excepté le mouvement, il me paraît extrêmement difficile, pour ne pas dire tout à fait impossible de se former l'idée distincte d'une chose quelconque capable d'être excitée et transmise de la manière que dans ces expériences, la chaleur fut excitée et transmise. »

Nous voyons ainsi que la vieille théorie s'écroule ou, pour être plus précis, que la théorie de la chaleur-substance est limitée aux problèmes du flux de chaleur.

E) Les Montagnes russes

Dans le cadre des montagnes russes, la hauteur initiale ne sera jamais atteinte sur un rail réel, à cause du frottement, mais notre ingénieur hypothétique n'a pas a s'en occuper.

Nous pouvons calculer la vitesse de la voiture à un moment quelconque, si nous savons à quelle hauteur elle se trouve au dessus du sol, mais nous négligeons ici ce point, à cause de son caractère quantitatif, qui peut-être mieux exprimé par des formules mathématiques.

A son point le plus élevé, la vitesse de la voiture est nulle et elle se trouve à la hauteur de 30m au dessus du sol. Quand elle occupe le point le plus bas, aucune distance ne la sépare du sol et sa vitesse atteint la maximum.

A son point le plus élevé la voiture possède de l'énergie potentielle, mais pas d'énergie cinétique ou d'énergie de mouvement. A son point le plus bas, elle possède la plus grande énergie cinétique, mais aucune énergie potentielle.

→L'énergie potentielle augmente avec la hauteur, tandis que l'énergie cinétique devient plus grande à mesure que la vitesse augmente.

La somme des deux quantités reste invariable et est appelée constante du mouvement.

Il faut introduire quelque chose de plus dans le mouvement, c'est la chaleur produite par le frottement. Cette chaleur correspond-elle à la diminution de l'énergie mécanique comme c'est le cas dans un milieu avec des frottements ?

Si la chaleur peut-être regardée comme une forme d'énergie, peut-être la somme des trois énergies, thermique, cinétique, et potentielle, reste-t-elle constante ?

Le progrès de la science a détruit le concept ancien de chaleur-substance. Nous essayons de créer

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