Propriétés thermodynamiques d'un gaz presque parfait
Learning objectives
La Physique est une science qui s’appuie sur des modèles. Ceux-ci peuvent être développés d’un point de vue théorique à l’aide de raisonnements mathématiques, puis validés en les confrontant à la réalité expérimentale. Alternativement, certains résultats expérimentaux appellent un travail de modélisation et l’introduction de nouveaux concepts…
L’UE « Physique Expérimentale » a pour objectif de former les étudiants à la méthode expérimentale, en s’appuyant sur les enseignements théoriques dispensés aux niveaux L1 et L2 en mécanique, thermodynamique, ondes et vibrations, ainsi qu'en électromagnétisme. Différentes méthodes de mesure seront abordées, ainsi que le traitement des jeux de données, l’évaluation des incertitudes et la comparaison théorie/expérience.
La réalisation d’expériences constitue par ailleurs un vecteur efficace pour mieux comprendre et consolider les notions vues en cours magistral, et développer un sens critique.
Cet enseignement a pour pré-requis la maîtrise des cours :
Électromagnétisme I (dispensé au S3).
Ondes et Vibrations (dispensé au S3).
Programme/contents
Phénomènes d’induction. Loi expérimentales de Faraday et de Lenz. Induction de Lorentz. Induction de Neumann. Approximation du régime quasi-stationnaire.
Inductance propre d’un circuit électrique. Inductance mutuelle entre circuits électriques.
Equations de Maxwell en régime variable.
Propagation libre d’ondes électromagnétiques dans le vide. Equations d’onde pour les champs électrique et magnétique. Approximation des ondes planes progressives harmoniques (OPPH). Polarisation.
Energétique d’une OPPH. Vecteur de Poynting.
Réflexion d’une onde plane progressive harmonique sur un conducteur parfait. Cavité et onde électromagnétique stationnaire.
Notions de guide d’onde.
Special teaching arrangements
Le contrôle continu consiste en deux interrogations de 30mn chacune.
Bibliography
E. Purcell, Electricité et magnétisme - Cours de Physique de Berkeley, volume 2 (version française), Armand Colin, Paris, 1973
R. Feynman, R. Leighton et M. Sands, Cours de Physique - Electromagnétisme (version française), InterEditions, Paris, 1979
H. Gié et J.P. Sarmant., Electromagnétisme, Tec et Doc, Paris, 1985
J.P. Faroux et J. Renault, Electromagnétisme 1 - Cours et exercices corrigés, Dunod, Paris, 1996
J.P. Faroux et J. Renault, Electromagnétisme 2 - Cours et exercices corrigés, Dunod, Paris, 1998
J.P. Perez, R. Carles et R. Fleckinger, Electromagnétisme, 3 ème édition, Masson, 1997
D. Halliday, R. Resnick et J. Walker, Physique, 6 ème édition, McGraw-Hill, Montréal, 2003
Paramétrages des surfaces de base : plans, sphères, cylindres, cônes,
Aire de surface, intégration par rapport à l’élément d'aire,
Flux d'un champ de vecteurs à travers une surface orientée,
Intégrales triples et volume.
Changement de variables : coordonnées sphériques et cylindriques
Symétries, intégration sur les surfaces et les corps de révolution,
Formes différentielles : Différentielle extérieur, gradient, rotationnel, divergence
Intégration des formes différentielles, circulation et flux,
Intégration par partie pour les intégrales multiples : formules de Green-Riemann, Ostrogradski, Stokes,
Formes différentielles fermées et exactes, théorème de Poincaré.
Overall organisation
Il y aura 2 CC, un avant le partiel, un avant l’examen. Chaque groupe de TD fera son propre CC, au début d’une séance de TD. L’absence injustifiée au CC vaudra 0.
Déterminant (notamment dim 2 et 3). Produit vectoriel.
Isométries, covariance. Projections orthogonales.
Référentiel en rotation (dim 2 et 3), forces de centrifuge/Coriolis.
Théorie spectrale pour les matrices (en particulier dim 2 ou 3).
Formules de récurrences, équations différentielles.
Cinématique des solides : repérage d'un solide dans l'espace, angles d'Euler, champs de vitesse d'un solide, roulement sans glissement, équiprojectivité, torseur, accélération d'un solide.
Cinétique des solides : quantité de mouvement d'un solide, géométrie des masses, moment cinétique d'un solide, moment d'inertie, théorème de Koenig, énergie cinétique.
Dynamique des solides : principe fondamental de la dynamique, théorème du moment cinétique, théorème de l'énergie cinétique, mouvement d'un solide autour d'un axe fixe, approximation gyroscopique.
Cette UE est disponible sous forme de ressources numériques avec une partie de présentiel :
l’équivalent de 18h de cours/td sous forme de ressources numériques (vidéos, ppt, pdf,…) 2 fois 1h30 d’amphi débat retransmis en streaming sur un thème 2 fois 1h30 de TD sur un thème
Le plan est le suivant :
I- Causes anthropiques des changements globaux : évolution de la place de l'être humain dans la nature
II- Érosion de la biodiversité et changement climatique
III- Comment répondre aux changements globaux : adaptation et actions
Overall organisation
Cette unité d’enseignement transversale vise à donner à tout étudiant de 1er cycle de l’université Paris Saclay des notions de bases sur les enjeux de la transition écologique à mener dans les décennies à venir pour dépasser les grandes crises environnementales, notamment concernant le changement climatique et l’érosion de la biodiversité.
Circuits élémentaires actifs et passif pour la polarisation, l’amplification et des filtrages divers
Physique de certains capteurs courants (température, humidité, distance, vitesse, accélération, rotation, force)
Théorème de Shannon
Communication série et I2C
Conversion analogique numérique (notions de numérisation)
Instructions pour microcontrôleurs et gestion des interruptions
Learning objectives
Le module a pour objectif de faire progresser les étudiants sur les domaines suivants :
Compréhension théorique des montages d’électronique analogique/numérique pour l’instrumentation
Compréhension des contraintes associées à l’électronique numérique
Savoir-faire expérimental en conception et réalisation de circuit électronique
Savoir-faire en simulation numérique de circuits
Savoir-faire en programmation d’électronique numérique (micro-contrôleur)
L’ensemble de ces acquis est obtenu par une combinaison de fonctionnement en mode projet et de cours plus théoriques.
Overall organisation
Mode projet avec séquences de cours magistraux pour structuration et formalisation des acquis. L’apprentissage se fait en « classe inversée », les étudiants sont confrontées aux notions théorique de leur propre projet.
Les bases de la mécanique classique, énergie cinétique, énergie potentielle. Base d’Analyse : équations différentielles linéaires
Programme/contents
Le but de ce cours est de présenter la physique des systèmes oscillants et le lien avec les ondes. L’acoustique sera étudiée après l’analyse des cordes vibrantes, On abordera par la suite certains des phénomènes physiques spécifiquement associés aux ondes, comme les ondes stationnaires, l’interférence ou encore l’effet Doppler.
L’étude de l’oscillateur harmonique (OH), et l’OH amorti. Oscillations libres et forcées, la résonance. On se focalisera sur l’étude des systèmes mécaniques, et on tentera de généraliser les concepts, en particulier à travers des exemples de circuits électriques. On abordera également les aspects énergétiques des systèmes oscillants.
Étude qualitative des systèmes d’oscillateurs mécaniques (masse-ressort) couplés. Introduction de la notion d’onde.
Analyse détaillée de la dynamique d’une corde vibrante. On établit l’équation des ondes ou l’équation de d’Alembert pour l’évolution temporelle et spatiale des déformations de la corde.
Étude des solutions de l’équation de d’Alembert : les ondes progressives, et le cas particulier des ondes progressives harmoniques.
Réflexion des ondes, les ondes stationnaires sur une corde vibrante et les modes propres d’oscillation pour une corde fixée aux deux extrémités.
Acoustique : Étude du son comme une onde longitudinale se propageant dans un fluide : La surpression sonore, la vitesse du son dans un gaz parfait.
Aspects énergétiques associés à une onde sonore, le vecteur flux d’énergie sonore et la notion d’impédance acoustique
Le niveau sonore, la sensibilité de l’oreille et les courbes isosoniques
Sources sonores : instruments de musique à cordes, instrument à vent
Propagation des ondes dans l’espace à 3 dimensions, ondes sphériques
Comprendre la notion d’onde en physique les liens entre les systèmes oscillant et la propagation des ondes dans un milieu élastique, ainsi que les phénomènes associés, comme la propagation ou les ondes stationnaires.
Bibliography
Cours de Physique de Berkeley, Volume I, Mécanique
Cours de Physique de Berkeley, Volume 3, Ondes
Physique 3 Ondes, Optique et Physique Moderne, René Lafrance, Chenelières Education
D. Halliday, R. Resnick et J. Walker, Physique, 6 ème édition, McGraw-Hill, Montréal, 2003
Toute la thermodynamique, la mécanique des fluides et les ondes mécaniques, L. Bocquet, J. Faroux, J. renault, Ed. Dunod
