Cours

Chapitre 34 - Conversion électromécanique de puissance ( PDF )

• 1 Induction de Lorentz
  • 1.1 Rappel : Loi de modération de Lenz et loi de Faraday
  • 1.2 Changement de point de vue
  • 1.3 Un exemple classique : les rails de Laplace
• 2 Le principe de la conversion électromécanique
  • 2.1 De la force de Lorentz à la force de Laplace
  • 2.2 Induction et forces de Laplace : le principe de la conversion électromécanique
  • 2.3 Le haut parleur
• 3 Convertisseurs électromécaniques en rotation
  • 3.1 Couple de Laplace
  • 3.2 Généralisation : Actions subies par un dipôle magnétique
  • 3.3 Application : principe de fonctionnement d’une machine synchrone
  • 3.4 Application : principe de fonctionnement d’un moteur à courant continu

Chapitre 33 - L'induction électromégnétique ( PDF )

• 1 Lois de l’induction
  • 1.1 Mise en évidence expérimentale
  • 1.2 Flux du champ magnétique à travers un circuit électrique
  • 1.3 Loi de modération de Lenz
  • 1.4 Champ électromoteur et loi de Faraday
• 2 Variation du flux magnétique à travers un circuit électrique fixe : l’induction de Neumann
  • 2.1 Inductance d’un circuit
  • 2.2 Phénomène d’auto-inductance
  • 2.3 Aspect énergétique
  • 2.4 Phénomène de couplage magnétique
  • 2.5 Coefficient de mutuelle inductance
  • 2.6 Equations couplées
  • 2.7 Aspect énergétique
• 3 Un exemple d'application : le transformateur
  • 3.1 Les besoins
  • 3.2 Constitution d’un transformateur
  • 3.3 Conventions d’orientation
  • 3.4 Couplage parfait de deux circuits
  • 3.5 Rapport de transformation
  • 3.6 Application en régime sinusoïdal forcé : impédance ramenée au primaire
  • 3.7 Vers un modèle réel

Chapitre 32 - Introduction à la magnétostatique ( PDF )

• 1 Création et observation de champs magnétostatiques
  • 1.1 Observation d’un champ créé par un fil parcouru par un courant électrique
  • 1.2 Observation de spectres magnétiques
  • 1.3 Un outil visuel pour représenter les champs magnétiques : les cartes de champs
• 2 Propriétés du champ magnétostatique
  • 2.1 Symétries des sources et symétries du champ
  • 2.2 Invariances des sources et invariances du champ
  • 2.3 Intensité du champ
  • 2.4 Lien entre forme du champ et intensité du champ
• 3 Création d’un champ uniforme
  • 3.1 Champ créé par une spire parcourue par un courant électrique
  • 3.2 Champ créé par plusieurs spires parcourues par un courant électrique
  • 3.3 Champ créé par un solénoïde
• 4 Notion de dipôle magnétique
  • 4.1 Champ créé par une spire, champ créé par un dipôle magnétique
  • 4.2 Modèle du dipôle magnétique
  • 4.3 Exemples de dipôles magnétiques
  • 4.4 Interaction dipôle magnétique - champ uniforme

Chapitre 31 - Mouvement à force centrale conservative ( PDF )

• 1 Forces centrales conservatives : des forces radiales et conservatives
  • 1.1 Rappel : une force conservative dérive d’une énergie potentielle
  • 1.2 Une force centrale : une force radiale
  • 1.3 Travail élémentaire d’une force centrale conservative
• 2 Les lois de conservations lors d’un mouvement à force centrale conservative
  • 2.1 Du mauvais réflexe d’appliquer systématiquement le principe fondamental de la dynamique
  • 2.2 Conservation du moment cinétique et planéité du mouvement
  • 2.3 Conservation de l’énergie mécanique
• 3 Cas particulier : les forces attractives newtoniennes
  • 3.1 Une force newtonnienne : une force attractive en 1/r²
  • 3.2 Les lois de Kepler
  • 3.3 Démonstration des lois de Kepler
  • 3.4 Le cas particulier des trajectoires circulaires
  • 3.5 Etude énergétique du mouvement elliptique
  • 3.6 Etude énergétique du mouvement circulaire, théorème du Viriel
  • 3.7 Les différentes orbites satellitaires

Chapitre 30 - Théorème du moment cinétique ; étude énergétique des solides en rotation ( PDF )

• 1. Le moment d’une force : une action mécanique susceptible de faire tourner un système
  • 1.1. Ouvrons la porte
  • 1.2. Le moment d’une force en un point : le produit vectoriel d’un vecteur position et d’une force
  • 1.3. Le moment d’une force par rapport à un axe : la projection du moment sur cet axe
  • 1.4. Cas d’une force orthogonale à l’axe : le produit du bras de levier et de la composante orthoradiale
  • 1.5. Couple : Quand le moment des forces extérieures n’est pas nul, alors que leur résultante l’est
  • 1.6. Bilan des actions mécaniques sur un solide
• 2. Le moment cinétique
  • 2.1. Le moment cinétique d’un point matériel calculé en un point fixe d’un référentiel
  • 2.2. Le moment cinétique d’un point matériel par rapport à un axe fixe d’un référentiel
  • 2.3. Moment cinétique scalaire d’un solide en rotation autour d’un axe ; moment d’inertie
• 3. Théorème du moment cinétique
  • 3.1. Théorème du moment en un point fixe d’un référentiel galiléen
  • 3.2. Théorème du moment par rapport à un fixe dans un référentiel galiléen
  • 3.3. Application : retour sur le pendule simple
  • 3.4. Théorème du moment cinétique scalaire dans le cas d’un solide en rotation autour d’un axe fixe dans Rg
  • 3.5. Application : le pendule pesant
• 4. Etude énergétique d’un solide en rotation
  • 4.1 Energie cinétique d’un solide en translation
  • 4.2 Energie cinétique d’un solide en rotation
  • 4.3 Théorème de la puissance cinétique pour un solide en rotation autour d’un axe
  • 4.4 Théorème de la puissance mécanique pour un solide en rotation autour d’un axe

Chapitre 29 - Application des premier et second principes aux machines thermiques ( PDF )

• 1 La thermodynamique, la science des machines
  • 1.1 Naissance de la thermodynamique
  • 1.2 Convertir de l’énergie : la machine
  • 1.3 Fournir du travail ou fournir de la chaleur : le moteur et le récepteur thermique
• 2 Bilans énergétiques et entropiques d’une machine thermique
  • 2.1 De l’impossibilité d’un moteur monotherme
  • 2.2 Bilans énergétique et entropique d’une machine ditherme
  • 2.3 Le diagramme de Raveau : les différents types de fonctionnement de la machine ditherme
  • 2.4 Le moteur thermique ditherme : fonction et rendement
  • 2.5 Le récepteur thermique ditherme : fonction et efficacité
• 3 Quelques exemples de machines thermiques
  • 3.1 Le moteur ditherme idéal : le cycle de Carnot
  • 3.2 Un moteur ditherme réel : le moteur à explosion et le cycle de Beau de Rochas
• 4 Systèeme en éecoulement : une introduction aux systèmes ouverts
  • 4.1 Un système ouvert délimité par une surface de contrôle
  • 4.2 Conservation de la matière : la variation de masse d’un système ouvert est égale à la somme algébrique de la mati`ere entrante
  • 4.3 Régime stationnaire et conservation du débit massique
  • 4.4 Premier principe en système ouvert
  • 4.5 Utilisation du diagramme du frigoriste (p,h)
  • 4.6 Exemple d’une machine frigorifique

Chapitre 28 - Second principe de la thermodynamique ( PDF )

• 1 Prévoir le sens d’évolution d’une transformation thermodynamique d’introduire un second principe
  • 1.1 Insuffisance du premier principe
  • 1.2 Réversibilité ou irréversibilité d’une transformation thermodynamique
  • 1.3 La cause microscopique d’irréversibilité : le ”désordre” : de la nécessité
• 2 Une grandeur d’état extensive et non conservative pour décrire le sens d’évolution d’une transformation : l’entropie
  • 2.1 Décrire le sens d’évolution spontané : le second principe de la thermodynamique
  • 2.2 Liens entre entropie, enthalpie et énergie interne : les définitions de la température et de la pression thermodynamiques
  • 2.3 Exemple de calcul de variation d’entropie : cas de la phase condensée
  • 2.4 Exemple de calcul de variation d’entropie : cas du gaz parfait
• 3 Calculs des entropies créée et échangé
  • 3.1 Lien entre entropie échangée et transfert thermique
  • 3.2 Entropie créée et source d’irréversibilité
  • 3.3 Comment faire un bilan d’énergie ?
  • 3.4 Représentation graphique du transfert thermique pour des transformations réversibles : diagramme entropique (T, S)
  • 3.5 Entropie de changement de phase
• 4 Quelques exemples de bilan d’entropie
  • 4.1 Transformation adiabatique réversible d’un gaz parfait : les lois de Laplace
  • 4.2 Détente de Joule-Gay-Lussac
  • 4.3 Conclusion : qu’est-ce que l’entropie ? (Pour la culture)

Chapitre 27 - Principe de conservation de l'énergie, le premier principe de la thermodynamique ( PDF )

• Les différents types de transferts d’énergie
  • 1.1 Mise en évidence des différents types de transferts d’énergie
  • 1.2 Exemple de travail macroscopique : le travail des forces de pression
  • 1.3 Transfert thermique
• 2 Le principe de conversion de l’énergie
  • 2.1 L’énergie ne se perd pas, ne se crée pas, mais se transforme
  • 2.2 Énoncé du premier principe de la thermodynamique
  • 2.3 Un premier exemple de bilan d’énergie : étude du cycle de Lenoir
  • 2.4 Un deuxième exemple : Déterminer si un gaz suit la première loi de Joule, la détente de Joule-Gay-Lussac
• 3 Une nouvelle grandeur d’état, mieux adaptée aux transformations monobare, l’enthalpie
  • 3.1 Transformation monobare et définition de l’enthalpie
  • 3.2 Capacité thermique à pression constante
  • 3.3 Capacité thermique à pression constante d’un gaz parfait, relation de Mayer
  • 3.4 Application du premier principe au changement de phase : enthalpie de changement de phase
  • 3.5 Application du premier principe à la calorimétrie
  • 3.6 Détente de Joule-Kelvin (Joule Thomson), une ouverture vers les systèmes... ouverts

Chapitre 26 - Introduction à la thermodynamique ( PDF )

• 1 Introduction à la thermodynamique
  • 1.1 Qu’est-ce que la thermodynamique ?
  • 1.2 Chaleur, sensation de chaleur, température, énergie
  • 1.3 Rappel : Système thermodynamique
  • 1.4 Les échelles en thermodynamique
  • 1.5 Grandeurs d’états, des grandeurs pour décrire un système thermodynamique à l’équilibre
• 2 Etude d’un premier système thermodynamique : la gaz parfait monoatomique
  • 2.1 Le modèle du gaz parfait monoatomique : le modèle des sphères ponctuelles rigides sans
  • interaction
  • 2.2 Agitation thermique et vitesse quadratique moyenne
  • 2.3 Température cinétique d’un gaz parfait monoatomique
  • 2.4 Pression cinétique d’un gaz parfait monoatomique
  • 2.5 Equation d’état des gaz parfaits monoatomiques
  • 2.6 Energie
  • interne d’un gaz parfait monoatomique
  • 2.7 Du modèle du gaz parfait monoatomique au gaz parfait polyatomique
  • 2.8 Du modèle du gaz parfait aux gaz réels
• 3 Capacité thermique, coefficient de compressibilité isobare
  • 3.1 Capacité thermique à volume constant
  • 3.2 Coefficient de dilatation isobare
  • 3.3 Coefficient de compressibilité isotherme
  • 3.4 Application : modèle de la phase condensée
• 4 Corps pur diphasé en équilibre
  • 4.1 Rappels : le diagramme (P, T )
  • 4.2 Expériences
  • 4.3 Construction du diagramme de Clapeyron
  • 4.4 Titre en vapeur, lois des moments

Chapitre 25 - diagrammes potentiel-pH ( PDF )

• 1 Des réactions mêlant oxydoréduction et acidobasicité
  • 1.1 Rappel : la relation de Nernst
  • 1.2 Lien entre la relation de Nernst et le pH
  • 1.3 Des diagrammes de prédominance dépendant du pH
• 2 Diagramme de Pourbaix ou diagramme E-pH
  • 2.1 La zone de stabilité thermodynamique de l’eau : le diagramme
  • 2.2 Construction d’un diagramme de Pourbaix : l’exemple du zinc
  • 2.3 Application : stabilité d’un espèce dans l’eau
  • 2.4 Application : dismutation d’une espèce

Chapitre 24 - Oxydoréduction ( PDF )

• 1 Une réaction d’oxydoréduction : un transfert d’électrons
  • 1.1 Un exemple croisé en cours : l’oxydation du sodium
  • 1.2 Couple oxydant et réducteur ou couple rédox
  • 1.3 Les couples rédox de l’eau
  • 1.4 Un nombre pour repérer le degré d’oxydation : le nombre d’oxydation
  • 1.5 Utilisation du nombre d’oxydation
  • 1.6 Réaction d’oxydoréduction par transfert direct d’électron
• 2 Piles électrochimique et potentiels d’électrodes
  • 2.1 Equilibre et déséquilibre entre une pile et un opérateur extérieur
  • 2.2 Une demi-pile : système physico-chimique siège d’une demie réaction d’oxydoréduction
  • 2.3 Potentiel d’électrode ou potentiel rédox
• 3 Liens entre les potentiels rédox standard et les potentiels rédox : la relation de Nernst
  • 3.1 Enoncé de la relation de Nernst
  • 3.2 Expression pratique, à 25°C, de la formule de Nernst
• 4 Utilisation de la formule de Nernst pour prévoir l’état d’équilibre d’une pile ou d’une solution
  • 4.1 Aspect qualitatif : décharge d’une pile
  • 4.2 Généralisation : mélange de plusieurs couples dans une mˆeme solution
  • 4.3 Aspect quantitatif : lien entre les potentiels rédox et la constante d’équilibre d’une réaction d’oxydoréduction
  • 4.4 Détermination d’un nouveau potentiel standard
• 5 Prévoir les espèces majoritaire, les espèce incompatibles : les diagrammes de prédominances
  • 5.1 Position du problème
  • 5.2 Diagramme de prédominance pour une espèce en solution
  • 5.3 Cas de la présence d’une forme solide : les diagrammes d’existence
  • 5.4 Utilisation des diagrammes de prédominance et d’existence pour prévoir une réaction d’oxydoréduction 16
  • 5.5 Forces des oxydants et des réducteurs

Chapitre 23 - Réactions de précipitation et de dissolution en solution aqueuse ( PDF )

• 1. Dissolution d’un solide ionique
  • 1.1 Mise en évidence expérimentale
  • 1.2 Constante d’équilibre associée à l’équation de dissolution : le produit de solubilité
  • 1.3 Condition d’existence du précipité

• 2 Solubilité d’un solide
  • 2.1 Solubilité dans l’eau pur
  • 2.2 Solubilité dans une solution aqueuse quelconque
• 3 Domaine d’existence d’un précipité
  • 3.1 Diagramme d’existence d’un précipité
  • 3.2 Application : précipitation compétitive
  • 3.3 Application : Solubilité des hydroxydes amphotères

Chapitre 22 - Récations de complexation ( PDF )

• 1. Un complexe : un cation métallique et un ligand liés par une liaison de coordination
• 2. Réactions de formation et de dissociation des complexes
  • 2.1 La constante de dissociation : constante d’équilibre de la réaction de dissocitation
  • 2.2 La constante de formation : constante d’équilibre de la réaction de formation d’un complexe
  • 2.3 Compétition entre deux cations métalliques : détermination de la constante d’équilibre de réaction
• 3 Composition d’une solution en fonction de la quantité de ligands présents du milieu
  • 3.1 Prépondérance du cation ou d’une forme complexe en fonction de la quantité de ligand, le diagramme de prépondérance
  • 3.2 Distribution du cation ou des formes complexes en fonction de la quantité de ligand, le diagramme de distribution

Chapitre 21 - Réactions acidobasiques en solution aqueuse ( PDF )

• 1 Reaction acide-base : une reaction chimique avec echange de protons
  • 1.1 Acide et base selon Bronsted et Lowry (1923) : donneur ou accepteur de proton
  • 1.2 L'eau, une espece amphotere
  • 1.3 Une reaction acidobasique : un echange de proton entre un acide et une base
• 2 Constante d'acidite : la constante d'equilibre de la reaction de dissociation d'un acide dans l'eau
  • 2.1 Une acide fort : la reaction de dissociation est totale
  • 2.2 Hydrolyse complete d'un acide fort dans l'eau
  • 2.3 Une acide faible : un equilibre entre la forme acide et la forme basique
  • 2.4 La reaction d'autoprotolyse de l'eau
  • 2.5 Utilisation des constantes d'acidite pour determiner la constante d'equilibre d'une reaction acide-base
  • 2.6 Modele de la reaction preponderante et echelle d'acidite
• 3 Composition d'une solution en fonction de l'acidite du milieu
  • 3.1 Une mesure du nombre d'ions oxonium : le potentiel hydrogene
  • 3.2 Preponderance de la forme acide ou basique en fonction du pH, le diagramme de preponderance
  • 3.3 Distribution des formes acides et basiques en fonction du pH, le diagramme de distribution

Chapitre 20 - Équilibre chimique ( PDF )

• 1 Etat final d’une transformation chimique
  • 1.1 L’état final d’une transformation chimique : un état d’équilibre thermodynamique
  • 1.2 Cas où un des réactifs est totalement consommé : la réaction totale
  • 1.3 Cas où il reste des réactifs : l’état d’équilibre chimique
• 2 Prévoir l’évolution du système
  • 2.1 L’Activité chimique, une grandeur intensive caractéristique de l’état physico-chimique d’une espèce
  • 2.2 Quotient de réaction
  • 2.3 Constante d’équilibre : la valeur particulière du quotient de réaction à l’équilibre thermodynamique
  • 2.4 Prévision du sens d’évolution : le quotient de réaction tend vers la constante d’équilibre
  • 2.5 Quelques exemples
  • 2.6 Relation entre constantes d’équilibres

Chapitre 19 - Mouvement de particules chargées dans les champs E et B uniforme et stationnaire ( PDF )

• Quelques notions sur les champs électriques et magnétiques
  • 1.1 Champ électrostatique
  • 1.2 Champ magnétostatique
• 2 Une particule plongée dans des champs électrostatique et magnétostatique subit une force de Lorentz
  • 2.1 Force de Lorentz
  • 2.2 Travail et puissance de la force de Lorentz
• 3 Mouvement d’une particule chargée dans un champ électrostatique uniforme.
  • 3.1 Position du probléme
  • 3.2 Comparaison de la force électrostatique et de la force gravitationnelle créées par une charge
  • 3.3 Comparaison du champ de pesanteur et des champs électriques usuels
  • 3.4 Champ électrique uniforme, énergie potentielle, potentiel électrique
  • 3.5 Application : Accélération linéaire par application d’une tension statique
  • 3.6 Application : Déflexion électrique et oscilloscope
• 4 Mouvement d’une particule chargée dans un champ magnétostatique uniforme.
  • 4.1 Position du problème
  • 4.2 Comparaison du champ de pesanteur et des champs magnétiques usuels
  • 4.3 Mouvement circulaire d’une particule chargée dans un champ magnétostatique uniforme dans le cas o`u le vecteur-vitesse initial est perpendiculaire au champ magnétique.
  • 4.4 Une application : Le LHC
  • 4.5 Une application : Le Cyclotron de Lawrence
  • 4.6 Une application : la mesure du rapport e/m

Chapitre 18 - Lentilles minces dans les conditions de Gauss ( PDF )

• I. Les lentilles minces
  • I.1. Lentilles sphériques
  • I.2. Géométrie
  • I.3. Lentilles convergentes et divergentes
• II. Les conditions de Gauss
  • II.1. Mise en évidence : de la nécessite de diaphragmer le faisceau
  • II.2. Faisceau étroit et peu incliné : les conditions de Gauss
  • II.3. Les lentilles dans les conditions de Gauss : stigmatique et aplanétique
  • II.4. Aller au delà des conditions de Gauss, le métier d’opticien
• III. Foyer objet, foyer image, distances focales, vergence
  • III.1. Foyer principal image
  • III.2. Foyer principal objet
  • III.3. Distance focale image / objet, vergence
  • III.4. Foyers secondaires
  • III.5. Des longueurs positives, des longueurs négatives : les grandeurs algébriques
• IV. Constructions des images
  • IV.1. Conditions de formation des images
  • IV.2. But d’une construction
  • IV.3. Rayons utiles
  • IV.4. Exemples
• V. Relations de conjugaison
  • V.1. Grandissement transversal
  • V.2. Relation de conjugaison de Newton
  • V.3. Relation de conjugaison de Descartes
  • V.4. Application : condition de formation d’une image
• VI. La photographie (approche documentaire)
  • VI.1. Modélisation
  • VI.2. Influence de la focale
  • VI.3. Influence de l'ouverture seule
  • VI.4. Influence de la vitesse d'obturation seule
  • VI.5. Influence de l’ouverture sur la profondeur de champ
  • VI.6. Influence de la vitesse d’obturation sur le mouvement
  • VI.7. Pour conclure : l’exposition en photographie
• VII. L’oeil
  • VII.1. Description de l’oeil
  • VII.2. Caractéristiques de l’oeil
  • VII.3. Les défauts courants de l’oeil
• VIII. Associations de lentilles
  • VIII.1. Lentilles accolées
  • VIII.2. Les systèmes afocaux
  • VIII.3. Grossissement

Chapitre 17 - Introduction à l'optique géométrique ( PDF )

• 1 Rappels sur la lumière
  • 1.1 La lumière, des particules se déplaçant selon les lois de la mécanique
  • 1.2 La lumière, une onde se diffractant
  • 1.3 La lumière, un quanton
  • 1.4 Les différentes sources de lumière
  • 1.5 L’approximation de l’optique géométrique : quand la diffraction devient négligeable, vers un retour aux particules
  • 1.6 Propagation de la lumière dans les milieux matériels transparents
• 2 Le miroir plan
  • 2.1 Énoncés des lois de la réflexion
  • 2.2 Tracé d’un rayon réfléchi
  • 2.3 Tracé de plusieurs rayons : l’image d’un point
  • 2.4 Notions d’objet et d’image réels ou virtuels
  • 2.5 Le stigmatisme : l’image d’un point est un point
• 3 Les lois de Snell-Descartes
  • 3.1 Mise en évidence
  • 3.2 Énoncés des lois de (Al Hazen-Bacon-)Snell-Descartes
  • 3.3 Le phénomène de réflexion totale
  • 3.4 Application : la fibre optique
  • 3.5 Application : les mirages

Chapitre 16 - De la liaision aux solvants ( PDF )

Polycopié du chapitre de l'année passé sur le thème des liaisons fortes et faibles, des modèles de Lewis, des solvants.

Chapitre 15 - Évolution des ropriétés physiques et chimiques des éléments dans le tableau périodique ( PDF )

Polycopié du chapitre de l'année passé sur le thème des propriétés physiques et chimiques des éléments.

Chapitre 14 - De la mécanique quantique aux structures électroniques des atomes ( PDF )

Polycopié du chapitre de l'année passé sur le thème des structures électroniques des atomes.

Chapitre 13 - Introduction au monde quantique ( PDF )

• 1 Dualité onde-corpuscule : à la fois une onde et une particule
  • 1.1 Effet photoélectrique
  • 1.2 Le postulat d’Einstein : le photon
  • 1.3 Les relations de Planck-Einstein
  • 1.4 L’hypothèse (osée ?) de De Broglie
  • 1.5 La confirmation expérimentale : l’expérience des fentes d’Young
  • 1.6 Critère de détection des ondes de De Broglie
  • 1.7 Application : le microscope électronique
• 2 Description d’un état quantique : ni une onde ni une particule
  • 2.1 Expériences des fentes d’Young : mise en évidence des deux comportements
  • 2.2 Interprétation de Copenhague : L’indéterminisme est intrinsèque à l’objet quantique
  • 2.3 Le principe de complémentarité : un quanton ne peut manifester à la fois un comportement ondulatoire et corpusculaire 13
  • 2.4 Un lien entre les ondes de De Broglie et l’interprétation probabiliste de Copenhague : la fonction d’onde
  • 2.5 Retour sur les fentes d’Young : Etats quantiques discernables ou indiscernables
  • 2.6 Un exemple de fonction d’onde : fonction d’onde d’un quanton libre
  • 2.7 Un dernier détour par l’expérience des trous d’Young : vers une explication finale
  • 2.8 Pour aller plus loin : l’équation de Schrödinger, le ”PFD” de la mécanique quantique
• 3 De l’impossibilité de mesurer simultanément position et quantité de mouvement principe d’indétermination d’Heisenberg
  • 3.1 Mise en évidence
  • 3.2 Exemple de la diffraction d’un quanton par une fente
  • 3.3 Principe d’indétermination de Heisenberg (1927)
  • 3.4 Conséquence du principe d’indétermination d’Heisenberg : le repos n’existe pas
  • 3.5 De la stabilité des atomes
• 4 Un premier problème de mécanique quantique : particules confinées dans un puits de potentiel
  • 4.1 Particule confinée dans un puits rectangulaire unidimensionnel 20
  • 4.2 Application : la couleur des cyanides (travaux dirigés)

Chapitre 12 - Théorèmes énergétiques ( PDF )

• 1 Le travail d’une force : un échange d’énergie entre le système et le milieu extérieur
  • 1.1 Travail élémentaire reçu d’une force
  • 1.2 Travail moteur, le système gagne de l’énergie ; travail résistant, le système perd de l’énergie
  • 1.3 Le travail d’un force orthogonale au déplacement est nul
  • 1.4 Expression du travail élémentaire dans les 3 repères usuels
  • 1.5 Travail reçu d’une force le long d’un chemin
  • 1.6 Travail reçu d’une force constante le long d’un chemin
  • 1.7 Exemples
• 2 La puissance d’une force
  • 2.1 La puissance d’un force : le produit scalaire de la force et de la vitesse
  • 2.2 Lien entre travail et puissance
• 3 Théorème de la puissance cinétique, théorème de l’énergie cinétique
  • 3.1 Une énergie liée à la vitesse : l’énergie cinétique
  • 3.2 Théorème de la puissance cinétique
  • 3.3 La version intégrale du TPC : le théorème de l’énergie cinétique
• 4 Travail d’une force conservative et énergie potentielle
  • 4.1 Des forces dont le travail élémentaire est la différentielle d’une fonction
  • 4.2 Une force conservative dérive d’une énergie potentielle
  • 4.3 Interprétation physique de l’énergie potentielle
• 5 De la (non) conservation de l’énergie mécanique
  • 5.1 Introduction
  • 5.2 L’énergie mécanique : la somme de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle
  • 5.3 Théorème de l’énergie mécanique : la variation de l’énergie mécanique est égale au travail des forces non conservatives
• 6 Mouvement à 1 degré de liberté d’un particule soumis à des forces conservatives ou ne travaillant pas
  • 6.1 Cadre d’étude
  • 6.2 Représentation graphique
  • 6.3 Domaines accessibles à la trajectoire
  • 6.4 Condition pour franchir une barrière de potentielle
  • 6.5 Position d’équilibre
  • 6.6 Stabilité de la position d’équilibre
  • 6.7 Principe de l’approximation harmonique

TP informatique 12 - Evolution des populations pendant une épidémie ( PDF )

D'après Mines-Ponts : méthode d'Euler ; automate cellulaire...

Chapitre 11 - Lois de Newton ( PDF )

• 1 La première loi de Newton : le principe d’inertie
  • 1.1 Modèle du point matériel
  • 1.2 Masse inertielle : une grandeur caractérisant la résistance d’un corps à changer de mouvement
  • 1.3 Quantité de mouvement d’un point matériel
  • 1.4 Système isolé et système pseudo-isolé
  • 1.5 Le principe d’inertie : un système isolé possède un mouvement rectiligne et uniforme dans un référentiel galiléen
• 2 Notions de forces
  • 2.1 Qu’est-ce qu’une force ?
  • 2.2 Décrire une force : une norme, une direction, un sens, un point d’application
  • 2.3 Inventaire à la Prévert des forces
  • 2.4 La troisi`eme loi de Newton : le principe des actions réciproques
• 3 La seconde loi de Newton : le principe fondamental de la dynamique
  • 3.1 Le principe fondamental de la dynamique ou loi de la quantité de mouvement
  • 3.2 Comment traiter un exercice de mécanique ?
• 4 Mouvements dans le champ de pesanteur uniforme
  • 4.1 Exercice : La chute libre
  • 4.2 Exercice : La chute avec frottements fluide de la forme f = −f v
  • 4.3 Approche numérique : Le tir parabolique avec frottement fluide de la forme f=-fv²
  • 4.4 Exercice : Le pendule simple

Chapitre 10 - Cinématique du point et du solide ( PDF )

• 1 Le référentiel : l’observateur du mouvement
  • 1.1 De la relativité du mouvement
  • 1.2 Un observateur muni d’une montre : le référentiel
  • 1.3 La trajectoire : l’ensemble des positions successives d’un point dans le référentiel
• 2 Repérer la position d’un point dans l’espace
  • 2.1 Un vecteur pour repérer la position d’un point : le vecteur position
  • 2.2 Base vectorielle
  • 2.3 Le produit vectoriel
  • 2.4 Le repère cartésien
  • 2.5 Le repère cylindrique
  • 2.6 Le repère sphérique
  • 2.7 Un tout petit mouvement : le déplacement élémentaire
• 3 Décrire le mouvement d’un point dans l’espace : le vecteur vitesse
  • 3.1 La vitesse : la dérivée temporelle du vecteur position
  • 3.2 L’expression de la vitesse en coordonnées cartésiennes
  • 3.3 L’expression de la vitesse en coordonnées cylindrique
  • 3.4 L’expression de la vitesse en coordonnées sphérique
• 4 Décrire la variation de la vitesse : le vecteur accélération
  • 4.1 L’accélération : la dérivée temporelle de la vitesse
  • 4.2 Expression de l’accélération en coordonnées cartésiennes
  • 4.3 L’expression de l’accélération en coordonnées cylindrique
  • 4.4 L’expression de l’accélération en coordonnées sphérique
• 5 Quelques exemples de mouvements de points matériels
  • 5.1 Mouvement non accéléré
  • 5.2 Mouvement uniformément accéléré
  • 5.3 Mouvement circulaire
  • 5.4 Application : interprétation physique des composantes du vecteur accélération
• 6 Introduction à la cinématique du solide
  • 6.1 Solide et solide indéformable
  • 6.2 Mouvement de translation
  • 6.3 Mouvement de rotation

Chapitre 9 - Filtrage analogique linéaire passif ( PDF )

• 1 Principe du filtrage : modifier l’amplitude des harmoniques
  • 1.1. Tout signal peut se décomposer en une somme discrète ou continue de sinusoïdes
  • 1.2. Le filtrage : modifier un signal en modifiant son spectre
  • 1.3. Les principaux filtres
• 2. Définition d’un quadripôole, d’une fonction de transfert, du diagramme de Bode à d’un exemple : le circuit RC série
  • 2.1 Étude de la réponse en fréquence d'un circuit RC série : la fonction de transfert
  • 2.2. Utilisation de la fonction de transfert pour d ?eterminer le signal de sortie
  • 2.3 Recherche d'une représentation graphique : le diagramme de Bode
  • 2.4 Tracé (ou justifier le tracer) du diagramme de Bode du filtre RC
  • 2.5 Utilisation du diagramme de Bode pour déterminer les propriétés du signal de sortie
• 3 Filtres usuels d'ordre 1 et 2
  • 3.1 Etude général d’un filtre
  • 3.2 Filtre passe-bas du premier ordre
  • 3.3 Filtre passe-haut du premier ordre
  • 3.4. Filtre intégrateur
  • 3.5 Filtre dérivateur (Travaux dirigés)
  • 3.6 Filtre passe-bas du second ordre
  • 3.7 Filtre passe-haut du second ordre
  • 3.8 Filtre passe-bande du second ordre
  • 3.9 Filtre coupe-bande du second ordre
  • 3.10 Résumé

Chapitre 8 - Circuits linéaires en régime sinusoïdal forcé ( PDF )

• I. Les signaux périodiques
  • I.1 Les signaux sinusoïdaux
  • I.2 La valeur moyenne d'un signal périodique
  • I.3 La valeur efficace d'un signal périodique
  • I.4 Somme de deux signaux sinusoïdaux de même pulsation
• II. Un premier exemple : de la limite de la résolution directe d’une équation différentielle
  • II.1. Le problème à résoudre
  • II.2. Établissement de l’équation différentielle
  • II.3. Recherche de la solution générale de l'équation sans second membre
  • II.4. Recherche de la solution particulière de l'équation avec second membre
  • II.5. Distinction entre régime transitoire et régime permanent
• III. Un outil puissant en RSF : la notation complexe
  • III.1. Notation complexe d'un signal sinusoïdal
  • III.2. Lien entre notation complexe et vecteur de Fresnel
  • III.3. Propriétés d'un signal complexe
  • III.4. Application à la détermination de la solution particulière d'une équation différentielle
• IV. Les dipôles usuels en RSF : Impédance et admittance
  • IV.1. L'impedance complexe d'un dipôle : le rapport de la tension complexe sur le courant complexe
  • IV.2. L'impedance des dipôles usuels
  • IV.3. L'admittance complexe d'un dipôle : le rapport du courant complexe sur la tension complexe
  • IV.4. Résumé
  • IV.5. Associations de dipôle
• V. Les lois de l'électrocinétique en regime sinusoïdal forcé
  • V.1. Lois de Kirchhoff
  • V.2. Lois des diviseurs de tension et courant
  • V.3. Lois des noeuds en terme de potentiels
  • V.4. Le théorème de Millmann : une réecriture de la loi des noeuds en terme de potentiels
  • V.5. Conséquence de la linéarité des dipôles et des lois de Kirchhoff, le théorème de superposition.
• VI. Retour sur le circuit RLC : phénomène de resonance
  • VI.1 Rappel des hypothèses : regime sinusoïdal force et approximation des régimes quasi-stationnaires
  • VI.2. Détermination de la tension Uc
  • VI.3. Étude de la résonance en tension
  • VI.4. Étude le la résonance en courant
• VII. Travaux dirigés : Vibrations d'un moteur

Chapitre 7 - Description et suivi temporel d'une transformation chimique ( PDF )

• 1 Décrire un système physico-chimique
  • 1.1 Un système physico-chimique : une ou plusieurs substances incluses dans un certain domaine de l’espace.
  • 1.2 Comment décrire l’état d’un système ?
  • 1.3 Paramètres intensifs ou extensifs
  • 1.4 Une phase : lorsque les grandeurs intensives sont continues
  • 1.5 Décrire la composition d’un système quelconque
  • 1.6 Décrire une espèce en solution
  • 1.7 Décrire un système gazeux
  • 1.8 Pression partielle
• 2 Décrire une transformation chimique
  • 2.1 La réaction chimique : un modèle pour une transformation chimique
  • 2.2 Décrire l’évolution du système
  • 2.3 Etat Final d’une transformation chimique totale
• 3 Suivi temporelle d'une réaction, vitesse de réaction
  • 3.1 Hypothèses : Système fermé et homogène, transformation isochore, monobare, monotherme
  • 3.2 Réaction lente ou rapide ?
  • 3.3 Temps de demi-réaction
  • 3.4 Vitesse d’apparition et de disparition d’une espèce chimique
  • 3.5 Vitesse d’une réaction chimique
  • 3.6 Vitesse volumique de réaction
• 4 Loi de vitesse : lorsque la concentration influe sur la vitesse volumique de réaction
  • 4.1 Les facteurs cinétiques
  • 4.2 Loi de vitesse
  • 4.3 Réaction avec ou sans ordre courant
  • 4.4 Réaction admettant un ordre initial
• 5 Expression de la concentration en fonction du temps dans le cas d'ordre simple
  • 5.1 Réaction d'ordre nul
  • 5.2 Réaction d'ordre un
  • 5.3 Réaction d'ordre deux
  • 5.4 Détermination d'un ordre simple l'aide des temps de demi-reaction
  • 5.5 Determination d'un ordre simple par methode integrale
• 6 Dépendance de la vitesse avec la temperature : loi empirique d'Arrhenius
  • 6.1 La loi empirique d'Arrhenius
  • 6.2 Mesure experimentale de l'énergie d'activatio
  • 6.3 Théorie des collisions

Chapitre 6 - Régimes transitoires des systèmes du second ordre ( PDF )

• I Trois problèmes, une équation
  • I.1 Le circuit LC
  • I.2 Mouvement horizontal sans frottement d’une masse accrochée à un ressort
  • I.3 Pendule simple
• II L’oscillateur harmonique
  • II.1 L’équation différentielle de l’oscillateur harmonique
  • II.2 Résolution de l’équation différentielle de l’oscillateur harmonique
  • II.3 Retour sur le circuit LC
  • II.4 Retour sur la masse suspendu au ressort (travaux dirigés)
  • II.5 Retour sur le pendule simple
• III Deux exemples d’oscillateurs amortis
  • III.1 Exercice 1 : Le circuit RLC série
  • III.2 Masse suspendue è un ressort avec frottement fluide
• IV L’équation différentielle de l’oscillateur amorti
  • IV.1 Solution générale de l’EDL2, comme somme de la solution générale solution particulière de l’EDL2
  • IV.2 La forme de la solution dépend du facteur de qualité
  • IV.3 Cas Q < 0.5 soit ? > 0 : le régime apériodique
  • IV.4 Cas Q = 0.5 soit ? = 0 : le régime critique
  • IV.5 Cas Q > 0.5 soit ? < 0 : le régime pseudo-périodique
  • IV.6 Cas Q >> 0.5 soit ? << 0 : l’oscillateur harmonique très peu amorti.
  • IV.7 Résumé

Chapitre 5 - Régimes transitoires des systèmes du premier ordre ( PDF )

• I. Position du problème, hypothèses et notations
• II. Un premier exemple, le circuit RC série
  • II.1. Un Description du circuit RC série
  • II.2. Etablissement de l’équation différentielle dans le cas d’une réponse à un échelon
  • II.3. Comment résoudre une équation différentielle linéaire du premier ordre à coefficients constants ?
  • II.4. Un outil graphique : le portrait de phase
  • II.5. Résolution de l’équation différentielle à l’aide des conditions initiales
  • II.6. Interprétation des résultats
  • II.7. A vous de jouer : régime libre du circuit RC série
  • II.8. Etude énergétique d’une charge et d’une décharge d’un condensateur
• III. Un second exemple, le circuit RL série
  • III.1. Description du circuit RL série
  • III.2. Etablissement de l’équation différentielle dans le cas d’une réponse à un échelon
  • III.3. Résolution de l’équation différentielle à l’aide des conditions initiales
  • III.4. Interprétation des résultats
  • III.5. A vous de jouer : régime libre du circuit RL série

Chapitre 4 - Électrocinétique en ARQS ( PDF )

• I. Charge électrique, intensité du courant
  • I.1. Les différents porteurs de charges, les différents types de conducteurs
  • I.2. Conservation de la charge électrique
  • I.3. Le courant électrique
  • I.4. Mesure du courant électrique, choix d’une orientation
• II. Potentiel, référence de potentiel, tension
  • II.1. Energie potentielle, potentielélectrique
  • II.2. La masse : une référence de potentiel. Potentiel en un point
  • II.3. La tension : une différence de potentiel
• III. Approximation des régimes quasi-stationnaires et lois de Kirchhoff
  • III.1. Régime continu, régime variable
  • III.2. Approximation des régimes quasi-stationnaires
  • III.3. Conséquence 2 : Première loi de Kirchhoff, la loi des noeuds
  • III.4. Conséquence 3 : Deuxième loi de Kirchhoff, la loi des mailles
• IV. Puissance absorbée par un dipôle
  • IV.1. Dipôle électrique, un composant avec deux bornes
  • IV.2. Puissance effectivement consommée par un récepteur, puissance effectivement fournie par un générateur
  • IV.3. Puissance re ?ue par un dipôle
  • IV.4. Choix d’une convention d’orientation
  • IV.5. Puissance consommée ou fournie par un dipôle
• V. Caractéristique tension-courant des dipôles
  • V.1. Caractéristique d’un dipôle : la donnée de la fonction U = f (I)
  • V.2. Dipôles symétriques, dipôles polarisés
  • V.3. Dipôle passif, dipôle actif
  • V.4. Utilisation de la caractéristique pour déterminer un point de fonctionnement
• VI. Dipôles linéaires usuels
  • VI.1. Dipôle linéaire
  • VI.2. Le conducteur ohmique
  • VI.3. Le condensateur
  • VI.4. Bobine idéale
  • VI.5. Les sources de tension
• VII. Associations de résistance
  • VII.1. Association en série de résistors : la somme des résistances
  • VII.2. Association en parallèle de résistors : la somme des conductances
  • VII.3. Le diviseur de tension
  • VII.4. Le diviseur de courant
  • VII.5. Résistance de sortie d’un générateur
  • VII.6. Résistance d’entrée et de sortie d’un quadripôle
  • VII.7. Association série et parallèle de bobines
  • VII.8. Association série et parallèle de condensateurs

Chapitre 3 - Propagation des signaux, une brève introduction à la physique des ondes. ( PDF )

• 1 Propagation d’un signal, le modèle de l’onde progressive
  • 1.1 L’onde, la propagation d’une grandeur vibrante
  • 1.2 Les ondes progressives unidimensionnelle : des ondes se propageant dans une direction sans se déformer ni s’atténuer
• 2 Ondes progressives harmoniques : des ondes décrites par des fonctions sinusoïdales du temps
  • 2.1 Modèle de l’onde progressive harmonique unidimensionnelle
  • 2.2 Période spatiale, période temporelle : la double périodicité des ondes progressives harmoniques
  • 2.3 Parenthèse sur l’effet Doppler (parce que ça tombe) : un effet dˆu au changement de référentiel
• 3 Phénomènes d’interférences
  • 3.1 Expérience de la cuve à ondes
  • 3.2 Somme de 2 ondes sinusoïdales en un point de l’espace, méthode de Fresnel
  • 3.3 Conditions d’interférences constructives et destructives : une histoire de déphasage
• 4 Ondes stationnaires
  • 4.1 Observation des modes propres d’une corde vibrante : expérience de la corde de Melde
  • 4.2 Réflexion d’une onde progressive
  • 4.3 Détermination des modes propres d’une corde de Melde
  • 4.4 Application à la musique : corde de guitare (décomposition selon les modes propres
  • 4.5 D’autres applications : les instruments à vent
  • 4.6 Ondes stationnaires en dimensions supérieures
• 5 Phénomènes de diffraction
  • 5.1 Mise en évidence de la diffraction en optique
  • 5.2 La taille de la tache de diffraction, proportionnelle à la longueur d’onde, inversement proportionnelle à celle de l’obstacle

Chapitre 2 - Oscillateur harmonique ( PDF )

• 1 Mise en évidence du phénomène
  • 1.1 Description du système masse ressort
  • 1.2 Observation du signal image de l’altitude
• 2 Description et mise en équation du phénomène physique ; notion de modèle en physique
  • 2.1 Modélisation du problème
  • 2.2 Mise en équation : recherche de la position d’équilibre
  • 2.3 Mise en équation : établissement de l’équation du mouvement
• 3 Résoudre une équation différentielle linéaire d’ordre 2 à coefficient constant
  • 3.1 Une équation différentielle : une équation vérifiée par une fonction et ses dérivées
  • 3.2 L’équation différentielle de l’oscillateur harmonique
  • 3.3 Résolution (à la sauce physique) d’une équation différentielle linéaire d’ordre 2 type oscillateur harmonique, à coefficients constants
• 4 Le signal sinusoïdal, solution d’une équation différentielle de type oscillateur harmonique
  • 4.1 Un signal périodique : un signal se répétant à intervalle de temps régulier
  • 4.2 Description d’un signal sinusoïdal
  • 4.3 Équivalence des deux formes de signaux trigonométriques
• 5 Résolution de l’équation différentielle de l’oscillateur harmonique
  • 5.1 Retour sur la masse suspendue au ressort (travaux dirigés)
  • 5.2 Aspect énergétique : conservation de l’énergie mécanique du système
  • 5.3 Confrontation du modèle et de l’expérience
  • 5.4 Détermination de la raideur d’un ressort à partir d’un oscillogramme

Chapitre 1 - Analyse dimensionnelle, unités, ordres de grandeurs... ( PDF )

• I. Les dimensions en sciences physiques
  • I.1. On ne mélange pas les choux et les carottes
  • I.2. Deux grandeurs comparables ont la même dimension
  • I.3. Les 7 dimensions fondamentales
  • I.4. Vérification de l'homogénéité d'une formule
  • I.5. Équation aux dimensions
• II. Les unités
  • II.1. Une grandeur de référence pour comparer toutes les autres : la grandeur étalon
  • II.2. Définition d’une unité à partir d’une grandeur étalon
  • II.3. Les unités du système international
  • II.4. Conversion d'unités
• III. Les chiffres significatifs
  • III.1. Des mesures à la précision limitée
  • III.2. Définition des chiffres significatifs
  • III.3. Règles pour déterminer le nombre de chiffres significatifs
• IV. Les ordres de grandeurs
  • IV.1. De la nécessité des ordres de grandeurs
  • IV.2. L’ordre de grandeur ou la puissance de 10 la plus proche
• V. Que faire devant une formule en sciences physiques ?