Cours et TD

Cette page contient les polycopiés de cours et les TD corrigés en classe. à trous : les trous complétés sont en bleu (sauf pour l'instant les premiers chapitres). Le détail des développements et applications est fait au tableau en classe : n'hésitez pas à me contacter où me poser des questions entre deux cours pour obtenir des précisions et éclaircissements. Des coquilles peuvent subsister : lorsqu'une erreur m'est signalée, le document est mis à jour dés que possible et uploadé à nouveau ici.

Les éléments du programme traités dans chaque chapitre sont explicités en première page. Le BO complet est disponible ici.

Analyse dimensionnelle

Il ne s'agit pas à proprement parler d'un élément du programme, mais de notions transversalles pour bien commencer l'année. L'analyse dimensionnelle est un outil puissant pour "deviner" des lois physiques, mais aussi vérifier ses calculs !

Optique géométrique

L'optique géométrique est une description simplifiée du comportement de la lumière : on peut se contenter de la décrire par des rayons lumineux dés lors que les longueurs caractéristiques de la propagation sont grandes devant la longueur d'onde de la lumière. Cette première partie donne les lois essentielles de l'optique géométrique, puis utilise ces lois pour expliquer le fonctionnement de systèmes optiques simples.

Electrocinétique

L'électrocinétique est l'étude du comportement des circuits électriques dans le cadre de l'Approximation des Régimes Quasi-Stationnaires (ARQS), c'est-à-dire lorsque les temps caractéristiques (fréquences, constantes de temps...) sont faibles devant le temps nécessaire aux ondes électromagnétiques pour propager l'information sur l'état du circuit.
Le programme de première année est constitué de deux blocs : le premier étudie les circuits en régime continu, ou les circuits du premier et du second ordre auxquels on impose une tension continue. Le deuxième étudie les circuits en régime sinusoïdal forcé, et pose les bases du traitement du signal par des filtres passifs ou actifs.

Ondes

Cette partie du programme est une initiation à la physique des ondes. Sans passer par les équations d'ondes en première année, on décrit les ondes unidimensionnelles par leur amplitude, dépendant de deux variables. On étudie alors la propagation des ondes progressives, l'établissement d'ondes stationnaires lorsqu'on impose des conditions aux limites, et les interférences entre deux ondes acoustiques ou optiques. Cette partie est pleine d'applications concrètes, des instruments de musique aux couleurs des bulles de savon !

Mécanique

La mécanique est l'étude du mouvement des objets ainsi que de leurs causes. L'objectif de cette partie du programme est de fournir un cadre mathématique rigoureux et précis permettant d'étudier le plus grand nombre possible de mouvements. Les mouvements sont étudiés, d'abord indépendamment de leurs causes avec la cinématique, puis les notions de quantité de mouvement, d'énergie et de moment cinétique permettnet de construire la dynamique et d'appréhender pour la première fois l'importance cruciale en physique des lois de conservation. Du point matériel au solide, de la chute libre au mouvement des planètes en passant par les particules chargés dans un champ électromagnétique : les applications sont extrêmement diverses !

Thermodynamique

La thermodynamique est la science des échanges d'énergie. Initialement, c'était une discipline très expérimentale et empirique, qui a permis le développement de machines thermiques (comme la machine à vapeur de Watt) et la révolution industrielle de la fin du XIXème siècle, mais c'est également le point de départ de la théorie atomique moderne, et de la modélisation des systèmes complexes par une approche statistique. Après avoir posé les bases et les définitions, les deux principes de la thermodynamique sont présentés et permettent d'étudier des transformations thermodynamiques simples. Le chapitre sur les machines thermiques est le point d'orgue de cette partie. La statique des fluides et les transitions de phase des corps purs sont également abordés.

Magnétisme

Le magnétisme est un phénomène fascinant et très utilisé dans les technologies modernes. L'objectif de cette partie du programme est de comprendre les bases du magnétisme en exploitant la force de Lorentz magnétique vue dans le chapitre M4 : comment sont générés les champs magnétiques, quels sont leurs effets mécaniques sur les conducteurs parcourus par des courants électriques. Puis le lien profond entre électricité et magnétisme est étudié, à travers les lois de l'induction électromagnétique.

Mécanique quantique