Lors de tes colles et de tes oraux de physique, il se peut que ton examinateur te demande de réaliser une application numérique sans te fournir les valeurs nécessaires. Pour être en mesure de proposer des valeurs cohérentes à l’examinateur, il est donc essentiel de connaître certains ordres de grandeur. C’est pourquoi Major-Prépa te propose ci-dessous une liste d’ordres de grandeur à connaître en physique en prépa MPSI/PCSI.
Ordres de grandeur d’optique
L’œil
Punctum proximum : \(25 \,cm \)
Pouvoir de résolution de l’œil : \(\epsilon = 1’=3.10^{-4} \,rad\)
Temps de réponse : \( \tau = 0,1 \,s\)
Indice de réfraction
Indice de l’eau : \( n=1,33\)
Indice du verre : \( n=1,5\)
Indice du vide : \( n=1\)
Indice de l’air : \( n \approx 1\)
Longueurs d’onde
Longueurs d’onde du visible : \( 400 \,nm < \lambda < 800 \,nm\)
Laser rouge : \( \lambda = 632 \,nm \)
Doublet du sodium jaune : \(\lambda = 589\, nm\)
Ordres de grandeur d’électronique
R : du \(\Omega \) au \(M\Omega \)
L : du \(mH\)à \(10\, H\)
R : du \(pF \)au \(mF \)
Puissance consommée
Téléviseur : \(50\, W \)
Réacteur nucléaire : \(1\, GW \)
Éolienne : \(1\, MW \)
Ordres de grandeur de mécanique
Terre, Soleil, Lune
Constante universelle de gravitation : \( G = 6,67.10^{-11}\, m^{3}.kg^{-1}.s^{-2} \)
Champ de pesanteur : \(g = 9,81\, m.s^{-2} \)
Rayon de la Terre : \(R = 6 400\, km\)
Masse de la Terre : \(M = 6.10^{24}\, kg\)
Rayon du Soleil : \(R = 7.10^{8}\, m\)
Masse Soleil : \(M = 2^{30}\, kg\)
Distance Terre-Soleil : \(L = 1,5.10^{11}\, m\)
Rayon de la Lune : \(R = 3,3.10^{6}\, m\)
Masse de la Lune : \(M = 7.10^{22}\, kg\)
Distance Terre-Lune : \(L = 3,8.10^{8}\, m\)
Satellite
Altitude géostationnaire : \(36.10^{3}\, km\)
Vitesse circulaire : \(8\, km.s^{-1} \)
Vitesse de libération : \(11\, km.s^{-1} \)
L’atome
Masse d’un électron : \(9.10^{-31}\, kg\)
Masse d’un proton : 1 800 fois celle de l’électron
Ordres de grandeur de mécanique des fluides
Compressibilité de l’air sous 1 bar : \( \chi_T \approx 10^{-5}\, Pa^{-1} \)
Compressibilité de l’eau à 20 °C : \( \chi \approx 5.10^{-10}\, Pa^{-1} \)
Pression atmosphérique : \(1\, atm = 1,013.10^{5}\, Pa \)
Masse volumique
Air : \(\rho = 1\, kg.m^{-3}\)
Eau : \(\rho = 1.10^{3}\, kg.m^{-3}\)
Écoulement dans une conduite
Régime laminaire : si \(Re < 2 000\)
Régime turbulent : si \(Re > 4 000\)
Viscosité dynamique
Air : \(\eta = 2.10^{-5}\, Pa.s \)
Eau : \(\eta = 1.10^{-3}\, Pa.s \)
Ordres de grandeur de thermodynamique
Constante des gaz parfaits : \(R = 8,314\, J.K^{-1}.mol{-1}\)
Capacité thermique massique de l’eau liquide : \(c_{eau} = 4,2.10^{3}\, J.kg^{-1}.K^{-1}\)
Capacité thermique à volume constant de l’air : \( c_{v} = 0,72\, kJ.K^{-1}.kg^{-1} \)
Capacité thermique à pression constante de l’air : \( c_{p} = 1,0\, kJ.K^{-1}.kg^{-1} \)
Rapport des capacités thermiques : \( \gamma = c_{p}/c_{v} = 1,4\)
Enthalpie massique de vaporisation de l’eau sous 1 bar : \(h_{vap} \approx 10^{3}\, kJ.kg^{-1}\)
Machines thermiques
Rendements des machines thermiques réelles : 0,3 à 0,4
Puissance d’un moteur de voiture : \(100\, kW\)
Puissance d’une turbine : \(100\, kW à\, 100\, MW\)
Conductivités thermiques
Métal : \( \lambda = 100\, W.m^{-1}.K^{-1} \)
Eau : \( \lambda = 0,6\, W.m^{-1}.K^{-1} \)
Air : \( \lambda = 3.10^{-2}\, W.m^{-1}.K^{-1} \)
Diffusion
Libre parcours moyen : \(0,1\, \mu m\)
Coefficient de diffusion particulaire dans un gaz : \(D = 1.10^{-5}\, m^{2}.s^{-1}\)
Coefficient de diffusion particulaire dans un liquide : \(D = 1.10^{-10}\, m^{2}.s^{-1}\)
Ordres de grandeur d’ondes
Vitesse des ondes sonores
Vitesse du son dans l’air : \( c= 340\, m.s^{-1} \)
Vitesse du son dans l’eau : \( c= 1400\, m.s^{-1} = 1,4\, km.s^{-1}\)
Vitesse du son dans un métal : \( c \approx \, 5 m.s^{-1} \)
L’oreille humaine
Intensité sonore de référence : \(I_{0} = 1.10^{-12}\, W.m^{-2} \)
Domaine audible : \(f = 20\, Hz/20\, kHz \)
Niveaux sonores : 0 à 120 dB
Ondes électromagnétiques
Ondes radio : \(f = 150\, kHz – 3\, GHz ; \lambda = 10\, cm – 2\, km\)
Ordres de grandeur d’électromagnétisme
Charge de l’électron : \( -e = -1,6.10^{-19}\, C \)
Le cuivre
Épaisseur de peau du cuivre à 50 Hz : \(1\, cm \)
Épaisseur de peau du cuivre à 50 MHz : \(10\, \mu m \)
Densité d’électrons libres dans le cuivre : \(n = 1.10^{29}\, m^{-3} \)
Conductivité du cuivre : \(\gamma = 6.10^{7}\, S.m^{-1}\)
Conductivité d’un isolant : \(\gamma \approx 10^{-8}\, S.m^{-1}\)
Champs magnétiques usuels
Champ magnétique terrestre : \(47.10^{-6}\, T\)
Aimant usuel : 0,1 à 1 T
Champs électriques usuels
Téléphone mobile : \(50\, V.m^{-1} \)
Accélérateur de particules : \(10^{6}\, V.m^{-1}\)
