Cours Chapitre 35 - Introduction à la cristallographie ( PDF )
I. L'état solide cristallin
I.1 Solide amorphe ; solide cristallin
I.2 Type de solide cristallin
I.3 Modèle du cristal parfait
I.4 Variété allotropique
II. Outils de description
II.1 Motif
II.2 Réseau, noeud, structure cristalline
II.3 Maille, maille élémentaire
II.4 Système cristallin
II.5 Mode de réseau
II.6 Population ou nombre de motifs par maille
II.7 Volume d'une maille
III. Empilement de sphères rigides
III.1 Modèle des sphères rigides
III.2 Arangement AB et ABC
III.3 Arangement AB : Empilement hexagonal compact
III.4 Arangement ABC : Empilement ABC : empilement cubique faces centrées
III.5 Sites cristallographiques
IV. Cristaux ioniques
IV.1 Exemple du chlorure de césium (cs)
IV.2 Exemple du chlorure de sodium (cfc)
IV.3 Exemple du sulfure de zinc (cfc)
IV.4 Exemple du fluorure de calcium (cfc)
V Cristaux covalants
Chapitre 34 - Induction de Lorentz, 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 Force de Laplace sur un conducteur filiforme plongé dans un champ magnétique uniforme et
stationnaire
2.1 Mise en évidence des forces de Laplace
2.2 De la force de Lorentz à la force de Laplace
2.3 Le retour de la loi de modération de Lenz
3 Le principe de la conversion électromécanique de puissance
3.1 Induction et forces de Laplace : le principe de la conversion électromécanique
3.2 Le haut parleur
4 Couple de Laplace et convertisseurs électromécaniques en rotation
4.1 Couple de Laplace sur circuit filiforme fermé
4.2 Généralisation : Actions subies par un dipôle magnétique
4.3 Application : principe de fonctionnement d’une machine synchrone
4.4 Application : principe de fonctionnement d’un moteur à courant continu
Chapitre 33 - Induction électromagnétique ( PDF )
1 Un courant électrique crée un champ magnétique
1.1 L’expérience d’Ørsted
1.2 Champ créé par un fil
1.3 Propriétés du champ magnétique
1.4 Comment créer un champ intense et uniforme
2 Un champ magnétique crée-t-il un courant ? les lois de l’induction
2.1 Mise en évidence expérimentale
2.2 Orientation d’un circuit circuit et flux du champ magnétique à travers icelui
2.3 Loi de modération de Lenz
2.4 Champ électromoteur et loi de Faraday
3 Variation du flux magnétique à travers un circuit électrique fixe ; l’induction de Neumann
3.1 Inductance d’un circuit
3.2 Phénomène d’auto-inductance
3.3 Aspect énergétique
3.4 Phénomène de couplage magnétique
3.5 Coefficient de mutuelle inductance
3.6 Équations couplées
3.7 Aspect énergétique
4 Un exemple d’application : le transformateur
4.1 Les besoins
4.2 Constitution d’un transformateur
4.3 Conventions d’orientation
4.4 Couplage parfait de deux circuits
4.5 Rapport de transformation
4.6 Application en régime sinusoïdal forcé : impédance ramenée au primaire ou au secondaire
4.7 Vers un modèle réel
Chapitre 32 - Applications des lois de la dynamiques au cas des mouvements à forces centrales conservatives ( 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 Quelques référentiels utilisés dans l'étude des astres et satellites
3.3 Les lois de Kepler
3.4 Démonstration des lois de Kepler
3.5 Le cas particulier des trajectoires circulaires
3.6 Etude énergétique du mouvement elliptique
3.7 Etude énergétique du mouvement circulaire, théorème du Viriel
3.8 Présentation qualitative de quelques orbites : lien entre l’excentricité et l’énergie mécanique
3.9 Présentation quantitative de quelques orbites : les orbites satellitaires
Chapitre 31 - 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 30 - Applications 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 29 - 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 28 - 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 Transformation adiabatique réversible d'un gaz parfait, lois de Laplace
3.6 Application du premier principe à la calorimétrie
3.7 Détente de Joule-Kelvin (Joule Thomson), une ouverture vers les systèmes... ouverts
Chapitre 27 - 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 26 - Diagrammes E-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 : placement d'espèces
2.4 Application : détermination de constantes thermodynamiques
2.5 Application : stabilité d’un espèce dans l’eau
2.6 Application : dismutation d’une espèce
Chapittre 25 - Oxydo-réduction en phase aqueuse ( 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
2.4 Compléments de TPs : les électrodes de référence, le titrage potentiométrique, le titrage pH-métrique.
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 24 - Précipitation ( 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 23 - Réactions de complexation en solution aqueuse ( 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 22 - Récations acide-bases 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 21 - Mouvement de particules chargées dans les champs E et B uniformes et stationnaires ( PDF )
1. 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 20 - 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 19 - Introduction à l'optique géométrique, lois de Snell-Descartes ( 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
Correction du DM 19 ( PDF ) Chapitre 18 - Des liaisons aux solvants ( PDF )
1 Les liaisons fortes : des liaisons intramoléculaires, de forte énergie
1.1 L’électronégativité responsable des différents types de liaisons
2 La liaison chimique selon Lewis
2.1 La liaison covalente localisée : un doublet d’électrons mis en commun
2.2 Un nombre limite de liaisons dans les deux premières périodes : les règles du duet et de l’octet
2.3 Les limites des règles du duet et de l’octet
2.4 Construction de molécules, les différentes étapes à suivre
2.5 Caractéristiques physiques des liaisons covalentes
2.6 Pour en savoir plus : les liaisons délocalisés et la mésomérie
3 La géométrie des molécules
3.1 La méthode VSEPR : prévoir la géométrie d’une molécule à partir de la donnée des doublets
3.2 Les formes géométriques
3.3 Modification des angles de liaison
3.4 Pour en savoir plus : des exemples de géométrie de molécules
4 Géométrie et électronégativité : les molécules polaires et apolaires
4.1 Différence d’électronégativité et polarité d’une liaison
4.2 Moment dipolaire d’une molécule, molécule polaire et apolaire
5 Les liaisons faibles : des liaisons intermoléculaires, de faible énergie
5.1 Qu’est-ce qu’une liaison intermoléculaire ?
5.2 Les liaisons de Van der Waals, des interactions entre dipôles
5.3 La liaison hydrogène
6 Les solvants moléculaires
6.1 À quoi sert un solvant ?
6.2 Mise en solution d’une espèce
6.3 Choisir un solvant : qui se ressemblent s’assemblent
6.4 Choisir son solvant, conclusion
Chapitre 17 - Évolution des propriétés physiques et chimiques des éléments ( PDF )
1 Classificiation périodique des éléments
1.1 Description du tableau périodique
2 Evolution des propriétés atomiques
2.1 Energie de première ionisation
2.2 Energie d’ionisation successive
2.3 Energie d’attachement et affinité électronique
2.4 Electronégativité
2.5 Etat physique des corps purs
3 Evolution des propriétés chimiques
3.1 Caractère oxydoréducteur des éléments
3.2 Caractère acido-basique des oxydes
4 Périodicité des propriétés chimiques : la famille
4.1 Définition
4.2 Les gaz nobles
4.3 Les alcalins
4.4 Les alcalino-terreux
4.5 Les halogènes
4.6 Les métaux de transition
Chapitre 16 - De la mécanique quantique aux structures électroniques des atomes ( PDF )
1 Modèle de l’atome d’hydrogène
1.1 Du modèle 1D aux orbitales atomiques
1.2 Couche électronique : le nombre quantique principal n
1.3 Moment cinétique : le nombre quantique secondaire l
1.4 Moment magnétique : le nombre quantique tertiaire m_l
1.5 Moment magnétique intrinsèque : le spin m_s
1.6 Résumé : pour l’atome d’hydrogène
1.7 Pour en savoir plus : une vue 3D des orbitales atomiques
1.8 Spectroscopie
2 Configuration électronique
2.1 Comment se remplissent ces couches ?
2.2 Principe d’exclusion de Pauli
2.3 Règle de Klechkowski
2.4 Répartition des électrons sur les orbitales atomiques pour Z < 6
2.5 Répartition des électrons sur les orbitales atomiques pour Z > 6 et règle de Hund
2.6 Electron de coeur, électron de valence
2.7 Représentation de Lewis d’un atome
2.8 Répartition des électrons sur les orbitales d’un ion monoatomique
2.9 Stabilité électronique
Chapitre 15 - Introduction à la mécanique 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 14 - 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
Chapitre 13 - Les 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 12 - Cinématique du point, introduction à la cinématique 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 11 - États d'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 10 - Introduction au filtrage 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 9 - ÉLectrocinétique 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 diff érentielle
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 8 - Suivi temporel de réactions chimiques ( PDF )
1 Décrire une transformation chimique
1.1 La réaction chimique : un modèle pour une transformation chimique
1.2 Décrire l’évolution du système
1.3 Etat Final d’une transformation chimique totale
2 Suivi temporelle d'une réaction, vitesse de réaction
2.1 Hypothèses : Système fermé et homogène, transformation isochore, monobare, monotherme
2.2 Réaction lente ou rapide ?
2.3 Temps de demi-réaction
2.4 Vitesse d’apparition et de disparition d’une espèce chimique
2.5 Vitesse d’une réaction chimique
2.6 Vitesse volumique de réaction
3 Loi de vitesse : lorsque la concentration influe sur la vitesse volumique de réaction
3.1 Les facteurs cinétiques
3.2 Loi de vitesse
3.3 Réaction avec ou sans ordre courant
3.4 Réaction admettant un ordre initial
4 Expression de la concentration en fonction du temps dans le cas d'ordre simple
4.1 Réaction d'ordre nul
4.2 Réaction d'ordre un
4.3 Réaction d'ordre deux
4.4 Détermination d'un ordre simple l'aide des temps de demi-reaction
4.5 Determination d'un ordre simple par methode integrale
5 Dépendance de la vitesse avec la temperature : loi empirique d'Arrhenius
5.1 La loi empirique d'Arrhenius
5.2 Mesure experimentale de l'énergie d'activatio
5.3 Théorie des collisions
5.4 Initiation aux mécanismes réactionnels (exemple des réactions SN1 et SN2)
5.5 Confirmer un mécanisme par l'expérience
Chapitre 7 - Décrire l'état chimique d'un système
I Décrire un système physico-chimique
I.1 Un système physico-chimique : une ou plusieurs substances incluses dans un certain do-
maine de l’espace
I.2 Comment décrire l’état d’un système ?
I.3 Paramètres intensifs ou extensifs
I.4 Une phase : lorsque les grandeurs intensives sont continues
I.5 Décrire la composition d’un système quelconque
I.6 Décrire une espèce en solution
I.7 Décrire un système gazeux
I.8 Pression partielle
II Comment décrire l’évolution d’un système chimique
II.1 Réactif limitant
II.2 Stoechiométrie
II.3 Avancement
II.4 Tableau d’avancement molaire
II.5 Avancement maximal x max
II.6 État final
II.7 Cas d’un mélange stoechiométrique
III Comment déterminer la concentration d’une espèce colorée en solution
III.1 Absorbance
III.2 Spectre d’absorption A = f (λ)
III.3 Courbe d’étalonnage A = f (C)
III.4 Loi de Beer-Lambert
IV Comment déterminer la concentration d’une espèce ionique en solution
IV.1 Conductivité d’une solution
IV.2 Relation entre la conductivité et la concentration
IV.3 Analogie avec la loi de Beer-Lambert
IV.4 Loi de Beer-Lambert
V Dosage par étalonnage
V.1 Définitions
V.2 Courbe d’étalonnage
V.3 Détermination de la concentration
VI Qu’est-ce qu’une réaction nucléaire ?
VI.1 Réactions nucléaires spontanées
VI.2 Réactions nucléaires provoquées
VI.3 Comment écrire une équation de réaction nucléaire ?
VI.4 Quelle est l’énergie libérée par une réaction nucléaire ?
Chapitre 6 - Régimes transitoires des systèmes linéaires d'ordre 2 ( PDF )
I Trois problèmes, une équation : rappels sur l'oscillateur harmonique
I.1 Le circuit LC
I.2 Mouvement horizontal sans frottement d’une masse accrochée à un ressort
I.3 Pendule simple
II Deux exemples d’oscillateurs amortis
II.1 Exercice 1 : Le circuit RLC série
II.2 Masse suspendue è un ressort avec frottement fluide
III L’équation différentielle de l’oscillateur amorti
III.1 Solution générale de l’EDL2, comme somme de la solution générale solution particulière de l’EDL2
III.2 La forme de la solution dépend du facteur de qualité
III.3 Cas Q < 0.5 soit Delta > 0 : le régime apériodique
III.4 Cas Q = 0.5 soit Delta = 0 : le régime critique
III.5 Cas Q > 0.5 soit Delta < 0 : le régime pseudo-périodique
III.6 Cas Q >> 0.5 soit Delta << 0 : l’oscillateur harmonique très peu amorti.
III.7 Résumé
III.8 Et si Q < 0, une introduction aux systèmes instables
Chapitre 5 - Régimes transitoires des systèmes linéaires d'ordre 1 ( 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 - Introduction à l'électrocinétique ( 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
II.4. De la conservativité de la force electrostatique à la loi d'additivité des tensions.
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 de l'additivité des tension : 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
VI.6. Les sources de courant
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. Association série et parallèle de bobines
VII.4. Association série et parallèle de condensateurs
VII.5. Association de sources réelles
VIII. Lois des réseaux linéaires
VIII.1. Conséquence de la linéarité des dipôles : le théorème de superposition
VIII.2. Loi des noeuds en terme de potentiels
VIII.3. Le diviseur de tension
VIII.4. Le diviseur de courant
VIII.5. Résistance de sortie d’un générateur
VIII.6. Résistance d’entrée et de sortie d’un quadripôle
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
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 ?