Physique 1-10

Chapitre 1 : Introduction au cours de physique générale

• Objectifs généraux du cours :

  • Contextualiser le rôle et l'importance des principes physiques dans les processus biomédicaux.
  • Prendre en considération les principes physiques en jeu lors de l'utilisation d'un instrument diagnostique ou thérapeutique.
  • Rapporter aux patients les principes physiques qui sous-tendent les actes médicaux.

• Résumé :

  • Un cours de physique générale en première année de médecine est indispensable pour comprendre le cadre naturel des êtres vivants et fonder des réflexions diagnostiques et thérapeutiques.
  • Il rappelle des exemples emblématiques de l'histoire de la physique et de la médecine, souvent issus de la recherche fondamentale.
  • Il décrit les matières et la démarche pédagogique du cours.

• Introduction :

  • Le désir de comprendre le monde est une caractéristique humaine fondamentale. La physique est un outil pour répondre à cette problématique.
  • La physique a des liens historiques forts avec la médecine.
  • Tout corps (animé ou inanimé) est soumis aux lois physiques.
  • La physique et la chimie fournissent un cadre pour comprendre la biologie et la plupart des spécialités médicales.
  • La connaissance est liée à la conscience de l'ignorance (ignorer qu'on ignore signifie ne rien savoir).

Chapitre 2 : Métrologie

• Objectifs du cours :

  • Décrire le système international d'unités (SI) et son lien avec les constantes physiques.
  • Expliquer la manière de garantir la comparabilité des mesures partout dans le monde.
  • Expliquer le sens d'une incertitude de mesure et la calculer.

• Résumé :

  • Le SI est basé sur sept constantes physiques qui définissent sept unités de base (seconde, mètre, kilogramme, ampère, kelvin, mole, candela).
  • La valeur d'une grandeur physique s'exprime généralement sous la forme du produit d'un nombre et d'une unité.
  • La traçabilité métrologique permet de comparer des grandeurs mesurées dans différents pays.
  • Une grandeur mesurée est souvent associée à une incertitude qui représente la dispersion des valeurs attribuées à la grandeur.

• Introduction :

  • La médecine s'appuie sur de nombreuses grandeurs mesurées.
  • La métrologie assure la comparabilité des mesures dans le monde entier par la notion de traçabilité.
  • La notion d'incertitude de mesure est essentielle.

Chapitre 3 : Psychophysique

• Objectifs du cours :

  • Expliquer la transformation d'une fonction de l'espace direct en une fonction de l'espace réciproque.
  • Décrire les paramètres de la courbe ROC (et leur calcul).
  • Décrire la loi de Stevens et ses exemples typiques.

• Résumé :

  • Le corps humain possède divers récepteurs pour percevoir différentes grandeurs physiques.
  • La psychophysique étudie la relation entre le stimulus physique et la réaction psychologique à celui-ci.
  • La mesure des seuils et des valeurs prédictives, selon la théorie ROC, sont importants en diagnostic médical.
  • La loi de Stevens quantifie la relation entre le stimulus et la perception pour les stimuli de forte intensité.

Chapitre 4 : Matière et interactions fondamentales

• Objectifs du cours :

  • Décrire les principales particules élémentaires de la matière courante.
  • Comparer les caractéristiques des quatre interactions fondamentales de la nature.
  • Calculer la force entre deux masses ou deux charges électriques.

• Résumé :

  • La matière est composée d'électrons, de protons et de neutrons (qui sont eux-mêmes composés de quarks).
  • Il y a quatre forces fondamentales (forte, électromagnétique, faible et gravitationnelle).
  • La force forte lie les nucléons dans les noyaux.
  • La force électromagnétique agit sur les particules chargées.
  • La force faible est responsable des transformations nucléaires (radioactivité).
  • La force gravitationnelle agit entre des objets massifs.

• Introduction :

  • Les lois physiques sont essentielles dans la médecine. Les forces fondamentales agissent aux différentes échelles.

Chapitre 5 : Energie, masse et temps

• Objectifs du cours :

  • Exprimer mathématiquement le concept d'énergie dans des situations physiques diverses.
  • Expliquer le lien entre masse et énergie.
  • Décrire la manière dont on peut appréhender la notion de temps.

• Résumé :

  • L'énergie est la capacité de réaliser un travail.
  • La masse correspond au contenu énergétique d'un objet au repos selon la relation E = mc².
  • Le temps est difficile à définir, mais mesuré à partir d'événements périodiques (cycles solaires, pendules).

• Introduction :

  • L'énergie, la masse et le temps sont des concepts fondamentaux dans la physique.

Chapitre 6 : Ondes

• Objectifs du cours :

  • Expliquer la distinction entre le mouvement d'une onde et celui d'un objet matériel.
  • Donner des exemples d'ondes auxquels le corps humain est soumis.
  • Décrire les paramètres d'une onde (longueur d'onde, fréquence, phase).

• Résumé :

  • Une onde est une propagation d'énergie sans transport de matière.
  • On distingue les ondes longitudinales et transversales.
  • La description mathématique des ondes se base sur des fonctions sinusoïdales.

• Introduction:

  • Les ondes sont omniprésentes dans le monde qui nous entoure, notamment en médecine.

Chapitre 7 : Atome et noyau

• Objectifs du cours :

  • Décrire les modèles classiques et quantiques de l'atome et du noyau.
  • Comparer les caractéristiques de l'atome et du noyau.
  • Déterminer l'âge de l'Univers et du système solaire.

• Résumé :

  • La matière est composée d'atomes et de noyaux.
  • L'atome est constituée d'un noyau contenant des protons et neutrons entouré d'électrons.
  • Le noyau est plus lourd (contenant quasiment toute la masse de l'atome) que l'enveloppe d'électrons à une échelles submicroscopique.
  • L'âge de l'Univers et du système solaire influencent la composition de la matière.

Chapitre 8 : Radioactivité

• Objectifs du cours :

  • Expliquer la différence entre noyau stable et noyau radioactif.
  • Décrire les différents types de radioactivité.
  • Calculer l'activité d'une source radioactive en fonction du temps

• Résumé :

  • Les noyaux instables (radionucléides) se désintègrent spontanément.
  • Différents modes de désintégration : émission α, β, et γ.
  • L'activité d'une source radioactive décroît exponentiellement avec le temps.

Chapitre 9 : Rayonnement électromagnétique

• Objectifs du cours :

  • Expliquer la notion de dualité onde-corpuscule pour la lumière.
  • Classifier les différents types de rayonnement électromagnétique.
  • Étudier les interactions du rayonnement avec la matière.
  • Calculer l'atténuation du rayonnement par la matière.

• Résumé :

  • La lumière peut être considérée comme onde ou comme particule (photons).
  • Divers types de rayonnement électromagnétique (radio, micro-ondes, infrarouge, visible, UV, rayons X, gamma).
  • Interaction du rayonnement avec la matière (absorption, diffusion) avec quantification énergétique.

Chapitre 10 : Mécanique – Cinématique linéaire

• Objectifs du cours :

  • Discuter les relations entre les grandeurs cinématiques (déplacement, vitesse, accélération).
  • Résoudre des problèmes de cinématique.
  • Calculer la trajectoire d'un corps ponctuel dans un champ de gravitation.

• Résumé :

  • La cinématique étudie le mouvement des objets sans considérer les causes.
  • La position, la vitesse et l'accélération sont les grandeurs fondamentales.
  • Les équations du mouvement uniformément accéléré sont déterminantes pour prédire la position et la vitesse.
  • La trajectoire d'un projectile dans un champ de gravité est une parabole.