grandeur

position

Une grandeur physique qui spécifie l'emplacement d'une particule dans l'espace.
21 articles liés · 6 formules

Description

La position est une grandeur physique qui spécifie l'emplacement d'une particule ou d'un objet dans l'espace par rapport à un référentiel choisi. En mécanique classique, elle est généralement représentée par un vecteur (par exemple, en coordonnées cartésiennes : x, y, z) qui varie dans le temps. La position est la variable cinématique la plus fondamentale — c'est à partir d'elle que la vitesse et l'accélération sont dérivées comme des dérivées temporelles. En mécanique quantique, la position devient un opérateur, et la notion de trajectoire définie est remplacée par une distribution de probabilité.

Histoire

Le concept de position en tant que grandeur mesurable remonte à la géométrie et à l'astronomie de la Grèce antique, mais sa formulation moderne comme vecteur dans un système de coordonnées a été développée par René Descartes au XVIIe siècle (coordonnées cartésiennes). Les lois du mouvement de Newton, publiées en 1687, ont formalisé le rôle de la position dans la dynamique.

Comment ça marche

La position est définie par un système de coordonnées et une origine. Dans l'espace tridimensionnel, un vecteur position r = (x, y, z) donne le déplacement par rapport à l'origine. L'évolution temporelle de la position est régie par les équations du mouvement (les lois de Newton ou l'équation de Schrödinger en mécanique quantique). En relativité, la position est combinée avec le temps en une coordonnée d'espace-temps à quatre dimensions, reflétant le fait que la simultanéité dépend du référentiel.

En pratique

Le suivi de la position est essentiel dans la navigation GPS, la robotique, l'infographie et les détecteurs de physique des particules (pour reconstruire les trajectoires des particules).

Anecdote

En mécanique quantique, la position d'une particule ne peut pas être connue avec une précision arbitraire simultanément avec son impulsion, en raison du principe d'incertitude de Heisenberg.

Concept graph →

Formules

$$V(z) = \phi - eFz - \frac{e^2}{4\pi\epsilon_0 z}$$
Potential energy for electron emission including work function and field.
Ce qu'il y a dans la formule
Vvariablepotential energy of electron — énergie potentielle joule
zvariabledistance from the metal surface — position metre
φvariablework function of the metal — work function joule
Fvariableapplied electric field strength — champ électrique volt per metre
econstantecharge of a single proton — charge élémentaire = 1.602176634e-19 coulomb
ε0constanteability of vacuum to permit electric field lines — permittivité du vide = 8.8541878128e-12 farad per metre
$$T \approx \exp\left(-2\int_{z_1}^{z_2} \sqrt{\frac{2m}{\hbar^2}(V(z)-E)}\, dz\right)$$
Approximate quantum tunneling probability through a barrier.
Ce qu'il y a dans la formule
Tvariabletunneling probability — transmission probability
z1variableleft turning point of the barrier — position metre
z2variableright turning point of the barrier — position metre
mvariablemass of the tunneling particle — masse kilogram
Vvariablepotential energy as a function of position — énergie potentielle joule
Evariableenergy of the particle — énergie joule
ħconstantefundamental quantum of action divided by 2π — constante de Planck réduite = 1.054571817e-34 joule second
∫opérateursums the integrand over the interval — intégrale
√opérateurtakes the non-negative root — racine carrée
expopérateurraises e to the given power — exponential
$$\delta = \int |W(X,P)|\, dX dP - 1$$
Measures nonclassicality via Wigner function negativity.
Ce qu'il y a dans la formule
WvariableWigner function of the quantum state — fonction de Wigner
Xvariableposition quadrature variable — position metre
Pvariablemomentum quadrature variable — quantité de mouvement kilogram metre per second
∫ dX dPopérateurintegration over the full phase space — double integral
| |opérateurabsolute value of the Wigner function — valeur absolue
$$\frac{d^2\psi}{dx^2} + \left(k^2 - V(x)\right) \psi = 0$$
Wave equation with potential barrier in quantum mechanics.
Ce qu'il y a dans la formule
\psivariablewave function — fonction d'onde
xvariableposition coordinate — position metre
kvariablewave number — nombre d'onde per metre
V(x)variablepotential function — énergie potentielle joule
\frac{d^2}{dx^2}opérateursecond derivative with respect to position — dérivée seconde
$$-\frac{d^2 \psi}{dx^2} + V(x) \psi = E \psi$$
A wave function's evolution in a potential is governed by the Schrödinger equation.
Ce qu'il y a dans la formule
ψvariablewave function — fonction d'onde
xvariableposition coordinate — position metre
V(x)variablepotential energy function — énergie potentielle joule
Evariableenergy eigenvalue — énergie joule
d²/dx²opérateursecond derivative with respect to position — dérivée seconde
$$V = \frac{1}{\sqrt{f}} \frac{d^2 \sqrt{f}}{dx^2}$$
An effective potential is defined from a function's second derivative.
Ce qu'il y a dans la formule
Vvariableeffective potential — énergie potentielle joule
fvariablefunction whose curvature defines the potential
xvariableindependent variable — position metre
d²/dx²opérateursecond derivative with respect to x — dérivée seconde

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