Programme de Physique

Cours traité à raison de 5 h / semaine pendant 26 à 27 semaines

Rappel de mathématiques

I. Le fait physique

1- Mesure des grandeurs physiques

Valeur approchée de la mesure d'une grandeur physique :
- causes d'incertitudes
- incertitudes absolues
- incertitudes relative

   

2- Unités de mesure des grandeurs physiques

Système d'unités SI ; équations aux dimensions

II. Mécanique

1- Cinématique

1.1 Définitions :

- vecteur espace

- vecteur vitesse

- vecteur accélération

 1.2 Systèmes de référence : changements de repères en translation à vitesse uniforme et en rotation à vitesse constante autour de l'un des 3 axes

1.3 Etude de quelques mouvements particuliers

1.3.1 Mouvements rectilignes

- uniformes et rectilignes

- uniformément variés

1.3.2 Mouvements circulaires uniformes et uniformément variés

1.3.3 Mouvement sinusoïdal

2- Statique du solide

2.1 Lois fondamentales de la statique du point

2.2 Centre de masse d'un système matériel indéformable

2.3 Equilibre d'un solide indéformable mobile autour d'un axe

- moment d'une force par rapport à un axe

2.4 Conditions générales d'équilibre

3- Dynamique

3.1 Dynamique du point matériel

 3.2 Dynamique des systèmes de points matériels

3.2.1 Mouvement d'un système matériel indéformable :

         - mouvement d'ensemble et mouvement propre

         - définition du barycentre et notion de repère barycentrique

3.2.2 Théorème du centre d'inertie : forces intérieures et forces extérieures

3.2.3 Dynamique des systèmes en translation

         - forces de contact avec frottements solide-solide ; coefficient de frottement

         - forces de frottements fluides en k.v. et en k.v²

         - cas des systèmes à masse variable (relativité exclue)

3.2.4 Dynamique des systèmes en rotation

- moment cinétique : définition pour un point matériel ; théorème du moment cinétique théorèmes généraux sur les moments d'inertie par rapport à un point, un axe, un plan

- application au cas d'un système en rotation autour d'un axe fixe dans un référentiel galiléen ; moment d'inertie dans le cas de solides de formes géométriques simples ; théorème de Huygens

4- Energie

4.1 Travail et puissance d'une force et d'un couple de force

4.2 Energie cinétique de translation et de rotation : théorème de l’énergie cinétique

4.3 Energie potentielle : cas de l'énergie potentielle de pesanteur et de l'énergie potentielle élastique

4.4 Conservation et non conservation de l'énergie mécanique totale ; systèmes conservatifs et système non conservatifs

III. Thermodynamique

1- Pression dans un fluide

1.1 Définition dans le cas d’un fluide en équilibre dans un champ de pesanteur

Relation fondamentale de la statique des fluides

1.2 Mesure - Unités

1.3 Interprétation microscopique de la pression

     

2- Gaz parfait monoatomique et température

2.1 Modèle de gaz parfait

2.2 Pression d'un gaz parfait

2.3 Energie interne et température

2.4 Mélanges de gaz parfaits monoatomiques

2.5 Cas des gaz parfaits polyatomiques

2.6 Echelle Kelvin - Echelle Celsius

3- Premier principe de la thermodynamique

3.1 Notion de système : paramètres intensifs et extensifs

3.2 Energie interne

3.3 Notion de chaleur

3.4 Premier principe

3.5 Transformation d'un système : travail échangé avec le milieu extérieur

3.6 Transformation isochores

3.7 Transformation isobare ; enthalpie

     

4- Capacités thermiques et chaleurs latentes

4.1 Définitions (à V et P constante)

4.2 Relations de Mayer

     

5- Transformations quasi statiques du gaz parfait

5.1 Conditions de réversibilité

5.2 Transformations isothermes - diagrammes

5.3 Transformations adiabatiques - diagrammes

5.4 Cycle de Carnot pour un gaz parfait

     

6- Second principe de la thermodynamique

6.1 Réversibilité - irréversibilité

6.2 Enoncé du second principe

6.3 Relation de Clausius (transformations quasi statiques et irréversibles)

6.4 Variation d'entropie d'un système

6.5 Applications aux machines dithermes et monothermes, réversibles et irréversibles

Définition de rendement et d'efficacité

6.6 Interprétation de la notion d'entropie

IV. Electricité

1- Electrostatique

1.1 Champ électrique créé par une charge dans le vide, dans un milieu quelconque

1.1.1 Champ électrique uniforme

1.1.2 Travail d’une charge dans un champ électrique

1.1.3 Circulation du vecteur champ potentiel électrique

1.1.4 Condensateur :

- capacité

- charge et décharge dans une résistance

- constante de temps

- associations de condensateurs

- énergie d'un condensateur

     

2- Electro-cinétique

2.1 Généralités sur le courant continu

2.2 Loi d’Ohm

2.2.1 Conductivité, résistivité

2.2.2 Conducteurs et semi-conducteurs

2.3 Loi de Joule

2.4 Générateurs et récepteurs

2.5 Loi de Pouillet généralisée et lois de Kirchhoff

3- Electromagnétisme

3.1 Champ magnétique - lignes de champ - vecteur de champ

Expressions du champ magnétique :

- créé par un fil rectiligne de longueur infinie

- au centre d'une spire

- au centre d'un solénoïde

3.2 Définition et conservation du flux magnétique

3.3 Force subie par une particule chargée en mouvement dans un champ magnétique : force de Lorentz

3.4 Force subie par un élément de courant placé dans un champ magnétique : loi de Laplace

3.5 Travail des forces électromagnétiques

3.6 Induction – f.é.m induite

3.7 Auto-induction - Induction et f.é.m d'auto-induction

4- Circuits en régime sinusoïdal forcé monophasé

4.1 Généralités sur les courants alternatifs monophasés : période, fréquence, phase

4.2 Représentations d'une grandeur sinusoïdale

4.2.1 Expression trigonométrique

4 2.2 Représentation de Fresnel

4 2.3 Représentation complexe

4.3 Intensité efficace et grandeurs efficaces.

Loi d'Ohm en alternatif

4.4 Impédances et déphasages dans les dipôles élémentaires R, L, C

4.5 Associations série, résonance, acuité de la résonance. bande passante, facteur de qualité

4.6 Associations parallèles - circuit bouchon

4.7 Puissance et facteur de puissance

4.8 Puissances active, réactive et apparente

4.9 Amélioration du facteur de puissance par capacité en parallèle