Objectifs d

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Introduction
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Objectifs dapprentissage

• Spécifier les domaines détude de la physique
• Préciser les différentes formes dénergie
• Radiation ionisante
• Introduire la notion dinteraction
  matière-énergie.

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Pourquoi de la physique ???
Grâce aux nouvelles technologies, nombre
dinstruments, dappareils de diagnostics et de
traitements se sont développés. Ces nouveaux
outils impliquent de nombreux phénomènes dont les
lois et principes appartiennent à la physique,
science fondamentale décrivant le comportement de
lunivers. Il est essentiel de former le
personnel des institutions de santé de façon
quil puisse accueillir et informer les patients
avec toute la compassion et la compétence
requises en toutes circonstances. Ce cours
nous fera prendre connaissance des principes
physiques à la base des technologies médicales.
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Étude de la physique
La physique étudie la composition et le
comportement de la matière et ses interactions au
niveau le plus fondamental.
Le champ dapplication de la physique est très
vaste puisquil va des constituants du minuscule
noyau atomique à limmensité de lUnivers.
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Domaine de la physique

• La physique classique (entre 1600 et 1900)
• La mécanique classique (étude du mouvement)
• La thermodynamique (température et transfert de
  chaleur)
• Lélectromagnétisme (électricité, magnétisme,
  onde E.M.)

• La physique moderne (de 1900 à aujourdhui)
• La relativité restreinte
• La mécanique quantique (théorie atomique)
• La relativité générale

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Espace, matière, énergie
Dans sa représentation la plus simple, on
imagine lunivers comme étant un vaste espace
vide contenant tout ce qui est concevable en tant
que matière dans un état de mouvement perpétuel
quon appelle de lénergie. Lespace est donc un
volume indéfini, sans bords, vide, à lintérieur
duquel on peut y placer tous les corps de
lunivers. Tous les corps en général sont
constitués de ce quil est convenu dappeler la
matière. La structure la plus fondamentale de la
matière est latome et les molécules. La matière
est donc une entité concrète et observable. Tous
les corps sont constitués de matière et une
propriété physique en découle la masse. À
lespace et à la matière sajoute lénergie.
Cest laction sous toutes ses formes modifiant
lallure de notre univers dans le temps.
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Les différentes formes dénergie

• Lors de sa course, cet athlète transforme
  lénergie chimique emmagasinée dans son organisme
  en énergie cinétique.
• Cette énergie cinétique est par la suite
  transformée en énergie potentielle élastique
  (illustrée par la déformation de la perche).
• Par la suite, lénergie potentielle élastique se
  transforme en énergie potentielle
  gravitationnelle .
• Éventuellement celle-ci se transformera en
  énergie cinétique lorsquil touchera le sol.

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Importance du concept dénergie

• Le concept dénergie est essentiel en technique
  médicale
• chaleur
• radiation
• chimie
• électricité
• motricité
• nucléaire

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Lénergie cinétique
Forme dénergie associée au mouvement
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Lénergie potentielle

• Énergie due à létat dun système
• Énergie potentielle gravitationnelle
  (gravitation)
• Énergie chimique (batterie)
• Énergie nucléaire (fusion thermonucléaire)
• Énergie électromagnétique (rayon X)

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Énergie et matière
Albert Einstein na plus besoin de présentation.
Récipiendaire du prix Nobel pour sa théorie sur
leffet photoélectrique, on le connaît davantage
pour son développement de la théorie de la
relativité. Sans entrer dans les détails pour le
moment, mentionnons quil est lauteur de la
célèbre équation E mc2 où E représente
lénergie totale dune particule de masse m en
mouvement et c correspond à la vitesse de la
lumière.
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Ondes électromagnétiques
Onde électromagnétique perturbation des champs
électrique et magnétique.
Cette oscillation des champs électrique et
magnétique se propage à la vitesse de la lumière
(lumière visible, infrarouge, rayon X)
Tous ces types dondes électromagnétiques
possèdent une même nature mais, ce qui les
distingue, cest leur fréquence doscillation
ainsi que la quantité dénergie que chaque type
donde peut transporter dans lespace
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Le spectre électromagnétique
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Radioation ionisante
Lénergie émise par tout corps qui en a le
pouvoir est appelée radiation. Tout dispositif
émettant de la radiation dans lespace est une
source de radiations. Exemples une ampoule
électrique, un morceau de charbon chauffé au
rouge (lumière et chaleur) le soleil (chaleur,
lumière, rayons cosmiques) les substances
radioactives (chaleur, particules alpha, bêta,
gamma) lappareil à rayons X et laccélérateur
linéaire (rayons X, électrons, chaleur). Les
radiations consistent donc en particules (photons
(g), électrons (b-), protons, neutrons,
particules a) émises transportant avec elles une
certaine quantité dénergie.
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Notion de radiation (suite)

• Exemples de sources de radiations
• ampoule électrique
• un morceau de charbon chauffé au rouge
• le soleil
• les substances radioactives
• lappareil à rayons X.

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Interaction matière-énergie
Lorsque des radiations atteignent de la matière,
ces particules émises avec énergie frappent des
atomes de matière, ces derniers peuvent alors
absorber lénergie transportée par ces
radiations, ce qui a pour effet de les exciter ou
de les ioniser (radiation ionisante).
Les techniciens et techniciennes manipulant ces
sources doivent se protéger contre les radiations
ionisantes
Un contrôle des doses de radiations absorbées
par le personnel est exercé avec rigueur.
La physique enseigne comment mesurer ces doses.
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Découverte des rayons X

• Cest par hasard que Wilhelm Rœntgen découvrit
  les rayons X en observant de la lumière
  fluorescente dans un tube à vide contenant des
  électrodes soumises à une différence élevée de
  potentiel électrique.

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Nature des rayons X
Radiations ondes ou particules? Les physiciens
modernes tendent à considérer davantage le
rayonnement comme étant la manifestation de
particules en mouvement. Cela nempêche
aucunement quelle puissent se comporter
également comme des ondes!
En radiologie, les faisceaux de particules
revêtent une importance particulière le
faisceau de rayon X correspond à des particules
appelées photons se déplaçant à la vitesse de
la lumière ils transportent de lénergie et
interagissent avec les atomes et les molécules
des cibles avec lesquelles ils entrent en contact.
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Le système international

• Dans le système international (SI) les unités
  fondamentales sont
• Le kilogramme (kg) pour la masse
• Le mètre (m) pour la longueur
• La seconde (s) pour le temps.

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Les autres unités

• Dans le système dunités britanniques, qui est
  encore utilisé aux États-Unis, lunité de masse
  est la livre-masse (lb), lunité de longueur est
  le pied (pi) et lunité de temps est la seconde.
  Néanmoins, les données scientifiques sont
  maintenant presque toutes exprimées en unités SI.

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Les unités dérivées

• Les unités de grandeurs physiques autres que les
  unités fondamentales sont appelées unités
  dérivées
• quantités unités définition
• Aire m x m m2 mesure de la surface
• volume m x m x m m3 capacité
• vitesse m/s m/s distance parcourue par unité de
  temps
• accélération m/s/s m/s2 taux de variation de la
  vitesse

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Autres unités dérivées

• quantités avec des unités complexes
• quantité unités définition
• fréquence Hertz Hz doscillation par
  seconde
• force Newton N  tension ou traction 
• énergie Joule J capacité deffectuer un
  travail
• Dose absorbée Gray Gy énergie déposée de 1
  J/kg

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La conversion des unités
Il est souvent nécessaire de convertir lunité
dune grandeur physique. Supposons que nous
voulions convertir des milles par heure (mi/h) en
mètres par seconde (m/s), sachant que 1 mi 1,6
km. Le rapport (1,6 km)/ (1 mi), dont la valeur
est égale à 1, est appelé facteur de conversion.
Utilisés correctement, les facteurs de conversion
nous permettent de passer dune unité à une
autre. Par exemple
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Préfixes courants représentantdes puissances de
10
10-9 0,000000001 10-6 0,000001 10-3
0,001 100 1 103 1 000 106 1 000 000 109 1
000 000 000
Un milliardième (nano) Un millionième (micro) Un
millième (milli) Un Mille (kilo) Un million
(méga) Un milliard (giga)
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Exercices suggérées
0101, 0102, 0103, 0106, 0107, 0108, 0109 et 0111