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Concept
Degré de liberté (physique)
Résumé
En physique, un degré de liberté (abrégé ddl ou DDL) est un paramètre indépendant dans la description formelle de l'état d'un système physique, ou peut-être plus précisément d'un système dynamique. Le terme paramètre est à prendre ici au sens large, comme un élément d'information, généralement un nombre, identifié à une grandeur physique. De manière cruciale, ce paramètre doit avoir la liberté d'évoluer sans contraintes.
Ce concept très général de degré de liberté est utilisée dans de nombreux domaines de la physique (mécanique, physique statistique, chimie, théorie quantique des champs, ...), ainsi qu'en mathématiques pures (statistique). Nous listons quelques exemples dans cette section.
Degré de liberté (génie mécanique)
En génie mécanique, les degrés de liberté indiquent les différentes possibilités de mouvement dans l'espace. Se référer à l'article degré de liberté (génie mécanique). Cette utilisation de l'expression est similaire à celle utilisée dans la typologie des vibrations moléculaires.
Dans le dernier cadre évoqué (description des mouvements moléculaires), deux types de degrés de liberté sont identifiés : les degrés de liberté externes au nombre de 6, correspondant aux mouvements de la molécule dans l'espace (translations et rotations), et les degrés de liberté internes, correspondant aux déformations de la molécule par rapport à sa conformation d'équilibre.
thumb|right|Différentes façons de visualisation d'une molécule diatomique en forme d'haltères. CM est le centre de masse du système, T est un mouvement de translation, R de rotation, V de vibration.
En trois dimensions, il existe 6 degrés de liberté associés au mouvement d'une particule, 3 pour sa position, 3 pour sa quantité de mouvement.
Il existe donc 6 degrés de liberté au total. Une autre façon de justifier ce schéma est de considérer que le mouvement de la molécule sera décrit par le mouvement de deux particules mécaniques représentant ses deux atomes, que 6 degrés de liberté sont attachés à chaque particule, comme ci-dessus.
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