2017-11-14 21:26:57 +00:00
\documentclass [fontsize=8pt, paper=a4, pagesize, DIV=calc] { scrartcl}
2015-10-03 12:54:32 +00:00
2017-11-14 21:26:57 +00:00
\input { ../Base.tex}
\title { Formulaire de Physique I}
2015-10-03 12:54:32 +00:00
\begin { document}
2017-11-14 21:26:57 +00:00
\begin { tabu} to \textwidth { |X|X|X| }
2015-10-03 12:54:32 +00:00
\hline
\textbf { Produits vectoriels} \newline
$ \vec { e } _ x \times \vec { e } _ y = - \vec { e } _ y \times \vec { e } _ x = \vec { e } _ z $ \newline
$ \vec { e } _ y \times \vec { e } _ z = - \vec { e } _ z \times \vec { e } _ y = \vec { e } _ x $ \newline
$ \vec { e } _ z \times \vec { e } _ x = - \vec { e } _ x \times \vec { e } _ z = \vec { e } _ y $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \vec { e } _ x \times \vec { e } _ x = \vec { e } _ y \times \vec { e } _ y = \vec { e } _ z \times \vec { e } _ z = \vec { 0 } $
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
\textbf { MRUA} \newline
$ r = \frac { 1 } { 2 } \cdot a _ 0 \cdot t ^ 2 + v _ 0 \cdot t + r _ 0 $ \newline
$ v = a _ 0 \cdot t + v _ 0 $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ a = a _ 0 $
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
\textbf { MCU} \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ a = \frac { v ^ 2 } { r } = \omega ^ 2 \cdot r $ \newline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
$ \vec { v } = \vec { \omega } \times \vec { r } $ \newline
$ \vec { a } = \vec { \alpha } \times \vec { r } $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \omega \cdot T = 2 \cdot \pi $
\\ \hline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
\textbf { Moments / Centre de masse} \newline
$ \vec { L } _ O = \vec { r } \times \vec { p } = m \cdot \vec { r } \times \vec { v } $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \vec { M } _ O = \vec { r } \times \vec { F } = \frac { \dif \vec { L } _ O } { \dif t } $ \newline
$ \vec { r } _ { cm } = \frac { 1 } { M } \int _ { M } \vec { r } \cdot \dif m = \frac { 1 } { M } \int _ { V } \vec { r } \cdot \rho \left ( \vec { r } \right ) \cdot \dif V $ \newline
$ I _ { cm, \Delta } = \int _ { M } r _ \bot ^ 2 \cdot \dif m $ \newline
$ \vec { L } _ { cm, \Delta } = I _ { cm, \Delta } \cdot \vec { \omega } $ \newline
$ \vec { M } _ { cm, \Delta } = I _ { cm, \Delta } \cdot \vec { \alpha } $ \newline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
$ I = I _ { cm } + M \cdot r ^ 2 $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \vec { r } _ { cm } = \frac { 1 } { M } \sum m _ i \cdot \vec { r } _ i $
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
\textbf { Forces} \newline
$ \vec { p } = m \cdot \vec { v } $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \vec { F } = m \cdot \vec { a } = \frac { \dif \vec { p } } { \dif t } $ \newline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
$ \vec { F } _ f = \mu \cdot \vec { N } $ \newline
$ \vec { F } _ f = - K \cdot \eta \cdot \vec { v } $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ W = \int \vec { F } \bullet \dif \vec { r } $ \newline
$ P _ { inst } = \frac { \dif W } { \dif t } = \vec { F } \bullet \vec { v } $ \newline
$ P _ { moy } = \frac { W } { \Delta t } $
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
\textbf { Énergie} \newline
$ W = \Delta E $ \newline
$ E _ { mec } = E _ { cin } + E _ { pot } $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ E _ { mec, sat } = - \frac { G \cdot M \cdot m } { 2 \cdot r } $ \newline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
$ E _ { cin } = \frac { 1 } { 2 } \cdot m \cdot v ^ 2 $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ E _ { cin } = \frac { 1 } { 2 } \cdot m \cdot \omega _ 0 ^ 2 \cdot \left ( A ^ 2 - x ^ 2 \right ) $ \newline
$ E _ { cin } = \frac { 1 } { 2 } \cdot I _ { cm, \Delta } \cdot \omega ^ 2 $ \newline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
$ E _ { pot } = m \cdot g \cdot h $ \newline
$ E _ { pot } = \frac { 1 } { 2 } \cdot k \cdot x ^ 2 = \frac { 1 } { 2 } \cdot m \cdot \omega _ 0 ^ 2 \cdot x ^ 2 $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ E _ { pot } = - \frac { G \cdot M \cdot m } { r } $
\\ \hline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
\textbf { Référentiel non-galiléen} \newline
$ m \cdot \vec { a } ' = \sum \vec { F } _ { ext } - m \cdot \vec { a } _ e - m \cdot \vec { a } _ { Cor } $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ - m \cdot \vec { a } _ e = - m \cdot \vec { \omega } \times \left ( \vec { \omega } \times \vec { r } \right ) $ \newline
$ - m \cdot \vec { a } _ { Cor } = - 2 \cdot m \cdot \vec { \omega } \times \vec { v } ' $
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
\textbf { Balistique} \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ h _ { max } = \frac { \left ( v _ 0 \cdot \sin \left ( \alpha \right ) \right ) ^ 2 } { 2 \cdot g } $ \newline
$ p = \frac { v _ 0 ^ 2 \cdot \sin \left ( 2 \cdot \alpha \right ) } { g } $
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
\textbf { Intégrales volumiques} \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ V = \iiint \limits _ { cube } \dif V = \iiint \dif x \cdot \dif y \cdot \dif z $ \newline
$ V = \iiint \limits _ { cylindre } \dif V = \iiint \rho \cdot \dif \rho \cdot \dif \varphi \cdot \dif z $ \newline
$ V = \iiint \limits _ { boule } \dif V = \iiint r ^ 2 \cdot \sin \left ( \theta \right ) \cdot \dif r \cdot \dif \theta \cdot \dif \varphi $
\\ \hline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
\textbf { Kepler} \newline
$ \frac { a ^ 3 } { T ^ 2 } = \frac { G \cdot M } { 4 \cdot \pi ^ 2 } $ \hfill 1\textsuperscript { ère} loi \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \frac { \dif \vec { A } } { \dif t } = \frac { 1 } { 2 } \cdot \vec { r } \times \vec { v } = \frac { \vec { L } _ O } { 2 \cdot m } $ \hfill 2\textsuperscript { ème} loi \newline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
$ \vec { F } = - \frac { G \cdot M \cdot m } { r ^ 2 } \cdot \vec { u _ r } $ \hfill 3\textsuperscript { ème} loi \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ T = 2 \cdot \pi \cdot \sqrt { \frac { R ^ 3 } { G \cdot M } } $
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
\textbf { Dérivées usuelles} \newline
$ v = \dot { r } $ \newline
$ a = \dot { v } = \ddot { r } $ \newline
$ \omega = \dot { \varphi } $ \newline
$ \alpha = \dot { \omega } = \ddot { \varphi } $ \newline
$ F = \dot { p } $ \newline
$ P = \dot { W } $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ M = \dot { L } $
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
2017-11-14 21:26:57 +00:00
\textbf { Systèmes de coordonnées} \newline
\includegraphics [width=0.25\textwidth, keepaspectratio=true] { ./Systèmes de coordonnées.png}
\\ \hline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
\textbf { Ressort / Pendule} \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \vec { F } = - k \cdot \vec { r } = - k \cdot \left ( \vec { l } - \vec { l } _ 0 \right ) $ \hfill (ressort) \newline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
$ T _ 0 = \frac { 2 \cdot \pi } { \omega _ 0 } $ \newline
$ f _ 0 = \frac { 1 } { T _ 0 } = \frac { \omega _ 0 } { 2 \cdot \pi } $ \newline
$ \omega _ 0 = \sqrt { \frac { k } { m } } \text { ou } \omega _ 0 = \sqrt { \frac { g } { l } } $ \newline
$ \ddot { x } + \omega _ 0 ^ 2 \cdot x = 0 $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ x \left ( t \right ) = A _ 1 \cdot \cos \left ( \omega _ 0 \cdot t + \Phi \right ) $
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
\textbf { Oscillateurs} \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \ddot { x } + 2 \cdot \lambda \cdot \dot { x } + \omega _ 0 ^ 2 \cdot x = 0 \mid x = C \cdot \e ^ { \gamma \cdot t } $ \newline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
$ \gamma = - \lambda \pm \sqrt { \lambda ^ 2 - \omega _ 0 ^ 2 } $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \omega = \sqrt { \abs { \omega _ 0 ^ 2 - \lambda ^ 2 } } $ \newline
$ x \left ( t \right ) = A \cdot \e ^ { - \lambda \cdot t } \cdot \cos \left ( \omega \cdot t + \Phi \right ) , $ \hfill $ \lambda ^ 2 < \omega _ 0 ^ 2 $ \newline
$ x \left ( t \right ) = \e ^ { - \lambda \cdot t } \cdot \left ( A _ 1 \cdot \e ^ { \omega \cdot t } + A _ 2 \cdot \e ^ { - \omega \cdot t } \right ) , $ \hfill $ \lambda ^ 2 > \omega _ 0 ^ 2 $ \newline
$ x \left ( t \right ) = \left ( A + B \cdot t \right ) \cdot \e ^ { - \lambda \cdot t } , $ \hfill $ \lambda ^ 2 = \omega _ 0 ^ 2 $
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
\textbf { Oscillateurs forcés} \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \ddot { x } + 2 \cdot \lambda \cdot \dot { x } + \omega _ 0 ^ 2 \cdot x = f \cdot \cos \left ( \Omega \cdot t \right ) $ \newline
$ x = A \left ( \Omega \right ) \cdot \cos \left ( \Omega \cdot t + \psi \right ) $ \newline
$ \underline { x } = A \left ( \Omega \right ) \cdot \e ^ { \im \cdot \psi \left ( \Omega \right ) } \cdot \e ^ { \im \cdot \Omega \cdot t } = x _ 0 \cdot \e ^ { \im \cdot \Omega \cdot t } $ \newline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
$ \omega _ 0 = \sqrt { \frac { k } { m } } , \lambda = \frac { \chi } { 2 \cdot m } , f = \frac { F _ e } { m } $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \omega = \sqrt { w _ 0 ^ 2 - \lambda ^ 2 } $ \newline
$ x _ 0 = A \left ( \Omega \right ) \cdot \e ^ { \im \cdot \psi \left ( \Omega \right ) } = \frac { f } { \omega _ 0 ^ 2 - \Omega ^ 2 + \im \cdot 2 \cdot \lambda \cdot \Omega } $ \newline
$ A \left ( \Omega \right ) = \abs { x _ 0 } = \frac { f } { \sqrt { \left ( \omega _ 0 ^ 2 - \Omega ^ 2 \right ) ^ 2 + \left ( 2 \cdot \lambda \cdot \Omega \right ) ^ 2 } } $ \newline
$ \psi \left ( \Omega \right ) = \arctan \left ( \frac { \Im \left ( x _ 0 \right ) } { \Re \left ( x _ 0 \right ) } \right ) = \arctan \left ( \frac { - 2 \cdot \lambda \cdot \Omega } { \omega _ 0 ^ 2 - \Omega ^ 2 } \right ) $ \newline
$ \Omega _ r = \sqrt { w _ 0 ^ 2 - 2 \cdot \lambda ^ 2 } $ \hfill $ \frac { \dif A \left ( \Omega \right ) } { \dif \Omega } = 0 $ \newline
$ Q = \frac { \Omega _ r } { \Delta \Omega } = \frac { \Omega _ r ^ 2 } { 2 \cdot \lambda \cdot \omega } $
\\ \hline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
2017-11-14 21:26:57 +00:00
\textbf { Coordonnées polaires $ \symbf { \left ( O, \vec { e _ r } , \vec { e } _ { \varphi } \right ) } $ } \newline
$ \vec { r } = r \nocdot \vec { e _ r } $ \newline
$ \vec { v } = \dot { r } \nocdot \vec { e _ r } + r \nocdot \dot { \varphi } \nocdot \vec { e } _ { \varphi } $ \newline
$ \vec { a } = \left ( \ddot { r } - r \nocdot \dot { \varphi } ^ 2 \right ) \nocdot \vec { e _ r } + \left ( r \nocdot \ddot { \varphi } + 2 \nocdot \dot { r } \nocdot \dot { \varphi } \right ) \nocdot \vec { e } _ { \varphi } $ \newline
$ \frac { \dif } { \dif t } \nocdot \vec { e _ r } = \dot { \varphi } \nocdot \vec { e } _ { \varphi } $ \newline
$ \frac { \dif } { \dif t } \nocdot \vec { e } _ { \varphi } = - \dot { \varphi } \nocdot \vec { e _ r } $
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
2017-11-14 21:26:57 +00:00
\textbf { Coord. cylindriques $ \symbf { \left ( O, \vec { e } _ { \rho } , \vec { e } _ { \varphi } , \vec { e } _ z \right ) } $ } \newline
$ \vec { r } = \rho \nocdot \vec { e } _ { \rho } + z \nocdot \vec { e } _ z $ \newline
$ \vec { v } = \dot { \rho } \nocdot \vec { e } _ { \rho } + \rho \nocdot \dot { \varphi } \nocdot \vec { e } _ { \varphi } + \dot { z } \nocdot \vec { e } _ z $ \newline
$ \vec { a } = \left ( \ddot { \rho } - \rho \nocdot \dot { \varphi } ^ 2 \right ) \nocdot \vec { e } _ { \rho } + \left ( \rho \nocdot \ddot { \varphi } + 2 \nocdot \dot { \rho } \nocdot \dot { \varphi } \right ) \nocdot \vec { e } _ { \varphi } + \ddot { z } \nocdot \vec { e } _ z $ \newline
$ \frac { \dif } { \dif t } \nocdot \vec { e } _ { \rho } = \dot { \varphi } \nocdot \vec { e } _ { \varphi } $ \newline
$ \frac { \dif } { \dif t } \nocdot \vec { e } _ { \varphi } = - \dot { \varphi } \nocdot \vec { e } _ { \rho } $ \newline
$ \frac { \dif } { \dif t } \nocdot \vec { e } _ z = 0 $
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
2017-11-14 21:26:57 +00:00
\textbf { Coord. sphériques $ \symbf { \left ( O, \vec { e } _ { r } , \vec { e } _ { \theta } , \vec { e } _ { \varphi } \right ) } $ } \newline
$ \vec { r } = r \nocdot \vec { e _ r } $ \newline
$ \vec { v } = \dot { r } \nocdot \vec { e _ r } + r \nocdot \dot { \theta } \nocdot \vec { e } _ { \theta } + r \nocdot \dot { \varphi } \nocdot \sin \left ( \theta \right ) \nocdot \vec { e } _ { \varphi } $ \newline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
$ \vec { a } = \begin { pmatrix }
2017-11-14 21:26:57 +00:00
\ddot { r} - \dot { r} \nocdot \dot { \theta } ^ 2 - r \nocdot \dot { \varphi } ^ 2 \nocdot \sin ^ 2 \left ( \theta \right ) \\
2 \nocdot \dot { r} \nocdot \dot { \theta } + r \nocdot \ddot { \theta } - r \nocdot \dot { \varphi } ^ 2 \nocdot \sin \left ( \theta \right ) \nocdot \cos \left ( \theta \right ) \\
2 \nocdot \dot { r} \nocdot \dot { \varphi } \nocdot \sin \left ( \theta \right ) + r \nocdot \ddot { \varphi } \nocdot \sin \left ( \theta \right ) + 2 \nocdot r \nocdot \dot { \varphi } \nocdot \dot { \theta } \nocdot \cos \left ( \theta \right ) \\
2015-12-23 19:37:35 +00:00
\end { pmatrix} $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \frac { \dif } { \dif t } \nocdot \vec { e _ r } = \dot { \theta } \nocdot \vec { e } _ { \theta } + \dot { \varphi } \nocdot \sin \left ( \theta \right ) \nocdot \vec { e } _ { \varphi } $ \newline
$ \frac { \dif } { \dif t } \nocdot \vec { e } _ { \theta } = - \dot { \theta } \nocdot \vec { e _ r } + \dot { \varphi } \nocdot \cos \left ( \theta \right ) \nocdot \vec { e } _ { \varphi } $ \newline
$ \frac { \dif } { \dif t } \nocdot \vec { e } _ { \varphi } = - \dot { \varphi } \nocdot \sin \left ( \theta \right ) \nocdot \vec { e _ r } - \dot { \varphi } \nocdot \cos \left ( \theta \right ) \nocdot \vec { e } _ { \theta } $
\\ \hline
2015-10-03 12:54:32 +00:00
\textbf { Équations de base} \newline
$ \sum \vec { F } = m \cdot \vec { a } $ \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \sum \vec { M } _ O = \frac { \dif } { \dif t } \vec { L } _ O $ \newline
$ \sum \vec { p } = \cte $ \newline
$ E _ i - E _ f = 0 $
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
2016-01-24 18:19:44 +00:00
\textbf { } \newline
% \textbf{Signes} \newline
% $ r, v, a, \omega, \alpha, F $ \hfill avec \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
% $ M, L, p $ \hfill sans
2015-10-03 12:54:32 +00:00
&
\textbf { Angles} \newline
2017-11-14 21:26:57 +00:00
$ \cos \left ( \pi \pm \alpha \right ) = - \cos \left ( \alpha \right ) $ \hfill $ \sin \left ( \pi + \alpha \right ) = - \sin \left ( \alpha \right ) $ \newline
$ \cos \left ( \frac { \pi } { 2 } + \alpha \right ) = - \sin \left ( \alpha \right ) $ \hfill $ \sin \left ( \pi - \alpha \right ) = \sin \left ( \alpha \right ) $ \newline
$ \cos \left ( \frac { \pi } { 2 } - \alpha \right ) = \sin \left ( \alpha \right ) $ \hfill $ \sin \left ( \frac { \pi } { 2 } \pm \alpha \right ) = \cos \left ( \alpha \right ) $
\\ \hline
\end { tabu}
2015-10-03 12:54:32 +00:00
\end { document}