Surface (physique)

En physique, une surface est une étendue géométrique à deux dimensions, sur laquelle il est localement possible de se repérer à l'aide de deux coordonnées réelles, comme dans le plan (avec l'abscisse et l'ordonnée) ou sur une sphère (avec la latitude et la longitude). Une surface apparaît généralement comme une interface entre deux milieux, ou entre l'intérieur et l'extérieur d'un système physique, supportant une distribution surfacique d'un champ scalaire, ou à travers laquelle passe un flux d'un champ vectoriel. Le phénomène physique analysé se rapporte alors localement à un élément de surface à caractère vectoriel. La surface est également une grandeur physique, qui mesure globalement l'étendue géométrique de cette interface, le plus souvent sous forme d'une intégrale double. Cette grandeur physique a alors un caractère scalaire extensif. Une surface en physique peut généralement être paramétrée par deux paramètres indépendants u et v. Pour tout point appartenant à cette surface, le vecteur position (où O désigne une origine fixe quelconque) a pour différentielle : Les vecteurs et , indépendants presque partout, définissent le plan tangent à la surface en M. Une variation élémentaire des deux paramètres forme l'élément de surface (ou surface élémentaire) (ou simplement si l'on na pas besoin de rappeler que deux variables varient indépendamment), vecteur défini par : Le module d'un vecteur position s'exprimant en mètres (m), celui d'un élément de surface s’exprime en mètres carrés (m). Sur le plan de sa grandeur d'orientation, la surface élémentaire est un pseudovecteur, donc de dimension . L'analyse d'un système physique caractérisé par une surface conduit fréquemment à étudier la distribution surfacique d'une certaine grandeur physique X. Dans le cas, la surface considérée est normalement une surface matérielle, limite d'un corps physique ou interface entre deux milieux.