LDD1 Géosciences, Physique

Description 1. Introduction (1h) La mécanique classique dans les théories physiques. Dimensions, unités. 2. Cinématique (4h) Vecteurs position, vitesse et accélération en composantes cartésiennes uniquement. Changement de référentiel en translation uniquement. 3. Principe fondamental de la dynamique (5h) Notion de forces : Gravitation, élastique, frottements solide et visqueux. Enoncé du principe sous sa forme vectoriel la plus générale. Applications aux systèmes 1D ou 2D en coordonnées cartésiennes uniquement. Chute d’un corps à la surface de la Terre, libre, avec frottement, projectile, plan incliné. Oscillations libres. 4- Principe de relativité de Galilée (2h). Notion de référentiels Galiléens. Dynamique et changement de référentiel galiléen. Principe de relativité. 5. Energie (6h) Travail d'une force sur un chemin rectiligne uniquement, mais avec une force qui peut dépendre de la position. Théorème de l'énergie cinétique Forces conservatives, énergie potentielle, théorème de l’énergie mécanique, conservation de l'énergie mécanique. Equilibre et stabilité, oscillation dans le voisinage d’une position d’équilibre stable. 6. Système à deux corps (4h) Mouvement du centre de masse et mouvement relatif. Masse réduite. Conservation de la quantité de mouvement. Référentiel du centre de masse. Chocs élastiques et non élastiques.

Notions mathématiques

Projection et représentation des vecteurs dans une base cartésienne, produit scalaire, produit vectoriel.

Dérivée, Primitive et Intégration des fonctions d’une variable réelle.

Second semestre calendaire

Physique Phy,édité par Fluoresciences chez Dunod, Les manuels visuels pour la science. Cours de physique de Berkeley, tome 1 : Mécanique. L’univers mécanique. Introduction à la physique et à ses méthodes - Premier cycle de Luc Valentin. Cours de Feynman Tome 1. Halliday, Resnick Fundamentals of Physics

• Savoir estimer des incertitudes de mesures, les propager à d’autres variables, exploiter graphiquement les incertitudes, et écrire un résultat avec son incertitude.
• Savoir rédiger un compte-rendu de TP
• Réaliser un alignement optique
• Réaliser l’image d’une fente ou d’un autre objet réel grâce à une lentille convergente
• Connaître le vocabulaire lié à l’optique géométrique
• Tracer la propagation d’un rayon lorsqu’il rencontre un dioptre
• Construire l’image d’un objet formée par un miroir plan, un miroir sphérique ou une lentille
• Utiliser et appliquer les lois de Snell-Descartes et les relations de conjugaison des miroirs sphériques, dioptres sphériques et lentilles minces
• Déterminer la distance focale d’une lentille (méthode par autocollimation notamment)
• Comprendre le fonctionnement de l’œil humain (accommodation, défauts de la vision)
• Décrire et expliquer quelle couleur sera perçue en fonction de la couleur d’un objet et de la lumière qui l’éclaire
• Tracer l’allure d’un spectre dans le visible (d’émission, de transmission ou de réflexion)
• Utiliser un prisme pour disperser et obtenir le spectre d’une lumière polychromatique

1. Mesure physique et traitement des incertitudes (1 cours-TD) - erreurs systématiques et aléatoires, incertitudes absolue et relative - estimation des incertitudes à partir des mesures - propagation des incertitudes d’une variable à une autre - modélisation et détermination de paramètres avec leurs incertitudes

2. Les bases de l'optique géométrique (1 Cours-TP, 1 cours-TD) - lois de Snell-Descartes, réflexion totale, minimum de déviation par un prisme - applications : fibres optiques, mirages - Mesures de l’indice de réfraction d’un matériau par 3 méthodes différentes

3. Images optiques (1 cours-TP, 1 TD) - images et stigmatisme, images et objets réels et virtuels - miroirs & dioptres plans et sphériques - stigmatisme rigoureux et approché, conditions de Gauss - relations de conjugaison des miroirs et des dioptres sphériques

4. Lentilles, oeil (2 cours-TP, 2 TD) - mesure de distances focales par plusieurs méthodes - relation de conjugaison des lentilles minces - anatomie et fonctionnement de oeil - les corrections de la vision - lentilles accolées et non accolées - le téléobjectif

5. Spectroscopie et couleurs (1 cours-TP, 1 TD) - décomposition de la lumière blanche par un prisme - interprétation à partir des lois de Snell-Descartes, arc-en-ciel - Spectroscopie : analyse qualitative et quantitative de spectres d’émission et d’absorption de raies (prisme, filtres, spectrophotomètre) - Couleurs des objets, synthèses additive et soustractive

1 Spectroscopie des hydrogénoïdes - Dualité onde-corpuscule - Modèles de l’atome - Quantification de l’énergie électronique - Transitions électroniques, séries d’émission

2 Atome polyélectronique et classification périodique - Description quantique des électrons - Configuration électroniques et exceptions - Evolution des propriétés au sein de la CP - Polarité d’une liaison et caractère ionique, moment dipolaire

3 Liaisons, molécules et géométrie - Méthodes de Lewis, VSEPR, Cram - Intro acides/bases Lewis et Brønsted - Degré d’oxydation - Description détaillée des liaisons fortes

4 Les états de la matière - Solide, liquide, gaz, plasma et transformations associées - Concepts de cristal et d’amorphe (solide et/ou liquide) - Structures et empilements

5 Propriétés et applications des solides - Approfondissement empilements/structures - Propriétés physiques liées au type de liaison - Combinaison de solides organiques et inorganiques : techno OLED

6 Molécules organiques - Nomenclature chimique IUPAC - Description détaillée des liaisons faibles - Géométrie des molécules organiques et hybridation - Systèmes électroniques délocalisés - Effets électroniques de groupements dans les molécules organiques

7 Complexes métalliques - Définitions (métal, ligand et complexe de coordination) - Les différents types de ligands, les chélatants et nomenclature

Second semestre

CM, TD et TP + Accompagnement via TD informatisés et avec matériel   Contrôle continu, comptes rendus de TP, épreuve de synthèse

Manipulation des nombres complexes. Courbes et fonctions d'une variable : tangentes, allure locale d'une courbe. Méthodes d'intégration. Résolution des équations différentielles linéaires (ordre 1 et 2). Surfaces et fonctions de deux variables : dérivées partielles, plan tangent. Utilisation des développements limités. Les preuves des résultats font partie des compétences dans ce module.

Les nombres réels et complexes. Racines des trinômes. Graphes des fonctions usuelles. Fonctions trigonométriques, logarithmes, exponentielles. Limites, continuité. Dérivées, dérivees des fonctions composées. Théorèmes des valeurs intermédiaires et des accroissements finis. Tableau de variation. Bijections. Fonctions réciproques. Intégration. Aire. Primitive. Intégration par parties. Changement de variables. Equations différentielles. Cas linéaire ordre 1 et 2. Cas affine. Equation homogène associée. Principe de superposition. Courbes parametrées. Vecteur vitesse. Tangente d'une courbe. Développement limité. Formule de Taylor. Calculs avec et applications des DLs. Distance, limite dans le plan. Fonctions de deux variables. Continuité. Lignes de niveau. Dérivées partielles. Gradient. Points critiques.

• Savoir calculer le potentiel et le champ électrostatique d’une distribution discrète de charges.
• Savoir procéder à l’analyse des symétries d’un problème d’électrostatique
• Savoir tracer les lignes de champs et les surfaces équipotentielles de systèmes chargés.
• Savoir appliquer le théorème de Gauss et le théorème d’Ampère dans des situations simples.

• Forces et champs électriques : loi de Coulomb et forces électriques, distributions de charges discrètes et continues, champ électrique créé par une charge et par un ensemble de charges, lignes de champs, symétries du champ électrostatique.
• Energie potentielle et potentiel électrostatique : travail de la force électrostatique et énergie potentielle associée. Potentiel créé par une charge et par un ensemble de charges. Relation champ/potentiel, circulation et potentiel électrostatique, surface équipotentielle. Energie électrostatique d’un ensemble de charges.
• Dipôle électrostatique : potentiel et champ électrostatique à grande distance, dipôle dans un champ extérieur, moment dipolaire.
• Théorème de Gauss : notions de flux et de surface fermée, théorème de Gauss et applications à des cas simples.
• Forces et champs magnétiques : forces de Lorentz et de Laplace. Loi de Biot et Savart et applications à des cas simples. Lignes de champs. Relation champ magnétique et courants : théorème d’Ampère.

premier semestre (calendaire)

OAV1 : Acquisition des compétences de base nécessaires à l’étude des réactions chimiques en solution Sous OAV1-1 : Décrire un système en phase homogène, hétérogène et en particulier les solutions. Sous OAV1-2 : Écrire et équilibrer une réaction chimique Sous OAV1-3 : Construire, employer, manipuler un tableau d’avancement. Calculer des quantités de matières, identifier le réactif limitant, calculer un rendement. Sous OAV-4 : Donner la définition d’un acide et d’une base, décrire les caractéristiques d’un couple acido-basique, identifier la stabilité des espèces chimiques en fonction du pH.

OAV2 : Prédire les propriétés acido-basiques de molécules organiques simples Sous OAV2-1 : identifier les fonctions acides et basiques sur des composés organiques. Sous OAV2-2 : Comparer la stabilité de composés organiques. Sous OAV2-3 : Classer des molécules organiques les unes par rapport aux autres selon leur force acide ou basique.

OAV3 : Synthèse et purification Sous OAV3-1 : Choisir la verrerie adaptée à la manipulation et suivre un protocole Sous OAV3-2 : Réaliser une extraction liquide-liquide à l’aide d’une ampoule à décanter Sous OAV3-3 : Séparer des composés par chromatographie sur couche mince Sous OAV3-4 : Déterminer un point de fusion Sous OAV3-5 : Mettre en place un protocole de purification chimique (recristallisation et/ou distillation)

OAV4 : Relier la chaleur aux transformations chimiques Sous OAV4-1 : Distinguer température et chaleur, expliquer le lien entre chaleur et réaction chimique, expliquer le lien entre chaleur et changement d’état, définir en quoi une réaction chimique est exothermique ou endothermique. Sous OAV4-2 : Décrire une mesure calorimétrique. Calculer les échanges de chaleur permettant de déterminer les constantes calorifiques.

OAV5 : Énumérer, expliquer les trois principes de la thermodynamique Sous OAV5-1 : Mémoriser, énoncer le premier, le second et le troisième principe de la thermodynamique pour des systèmes fermés. Sous OAV5-2 : Identifier et employer une fonction et/ou une variable d’état. Sous OAV5-3 : Illustrer l’entropie à partir du désordre statistique. Sous OAV5-4 : Employer les principes de la thermodynamique dans le cas des transformations réversibles. Sous OAV5-5 : Calculer, en fonction de la température, les variations d’énergie interne, d’enthalpie et d’entropie pour une transformation.

OAV6 : Appliquer les trois principes de la thermodynamique aux réactions chimiques Sous OAV6-1 : Définir une grandeur de réaction et expliquer son lien avec la chaleur associée à la transformation chimique. Sous-OAV6-2 : Énumérer les états standards et définir les grandeurs standard. Sous OAV6-3 : Définir et expliquer les réactions conventionnelles : formation et combustion. Sous OAV6-4 : Décrire et interpréter le signe des grandeurs de réaction Sous OAV6-5 : Schématiser un chemin de transformations permettant de décrire de façon réversible toute transformation chimique Sous OAV6-6 : Calculer les grandeurs de réactions à partir des réactions conventionnelles et des cycles Sous OAV6-7 : Définir et expliquer les grandeurs de liaison et de dissociation. Calculer les grandeurs de réactions à partir de ces grandeurs. Sous OAV6-8 : Schématiser et calculer l’effet de la température sur les grandeurs de réaction. Sous OAV6-9 : Calculer une température de fin de réaction.

Première partie : Acquisition des compétences de base nécessaire à l’étude des réactions chimiques en solutions - Formation d’une solution (définition de solution, propriétés physico-chimique du solvant eau, dissolution et solubilité, électro-neutralité des solutions ioniques, unités de concentration) - Réactions en solution (écrire une équation chimique, conservation de la matière, avancement d’une réaction, bilan de matière et rendement d’une réaction (notion d’avancement, réactif limitant, domaine de variation d’avancement, taux d’avancement, tableau d’avancement molaire, calcul de rendement)) - Généralités sur les acides et les bases (définitions selon les théories d’Arrhenius et de Brønsted-Lowry, couple acido-basique, réaction acide-base, dissociation des acides et bases : espèce faible et espèce forte, constante d’acidité (Ka) et échelle logarithmique (pKa), acides et bases organiques : stabilité des espèces chimiques, classement relatif des bases et acides organiques selon les effets électroniques présents, notion de groupes partants)

Seconde partie : Les principes de la thermodynamique appliqués aux réactions chimiques - Chaleur et calorimétrie – Grandeurs de réaction (la chaleur, l’énergie des chimistes : chaleur et température, réaction chimique et échange de chaleur, changements d’état, transformation exothermique ou endothermique ; calorimétrie : capacité thermique, mesure d’une quantité de chaleur) - Les trois principes de la thermodynamique (rappels sur le premier principe : variables et fonctions d’état, réacteur isochore isotherme et variation d’énergie interne, réacteur isobare isotherme et variation d’enthalpie, changements d’état ; second principe de la thermodynamique : entropie, second principe pour les systèmes fermés, bilans d’entropie pour les transformations réversibles, relation entropie-chaleur ; troisième principe de la thermodynamique : variation de l’entropie avec la température, influence de l’état physique, influence du numéro atomique, influence du nombre d’atomes, influence de la structure) - Applications des principes de la thermodynamique aux réactions chimiques (grandeur de réaction : variation d’énergie interne ou d’enthalpie et avancement de la réaction, transfert thermique causé par la transformation chimique, relation quantité de chaleur-grandeur de réaction ; état standard : état standard d’un élément, capacité thermique standard, énergie interne et enthalpie standard de réaction, enthalpie standard de changement d’état ; définitions des réactions conventionnelles : enthalpie et entropie de formation, enthalpie et entropie de combustion, cycle de Hess ; grandeurs de liaison et de dissociation ; transformation chimique et température : influence de la température sur les grandeurs de réaction, température de fin de réaction, températures de flamme et d’explosion)

Premier semestre (calendaire)

Toute la chimie pour bien commencer sa licence, V. Alezra, de Boeck Supérieur ; Principes de chimie, P. W. Atkins, L. Jones, L. Lavermann, de Boeck Supérieur ; Thermochimie, C. Picard, Bibliothèques des Universités ; Modern Thermodynamics : from heat engines to dissipative structures, D. Kondpudi, I. Prigogine, John Wiley & Sons.

Enseignement de type classique avec cours magistraux, travaux dirigés, travaux pratiques et mise à disposition d’éléments pédagogiques numériques (documents de cours et TD, annales et corrigés)

Acquisition des méthodes et des principaux résultats d'algèbre linéaire, à l'aide d'illustration et d'exemples concrets. Comprendre et mettre en oeuvre l'algorithme de résolution d'un système linéaire. Savoir reconnaître un phénomène linéaire,identifiez les invariants comme le rang. Savoir raisonner de façon abstraite sur des applications linéaires.

1. L'espace vectoriel Rn. 2. Systèmes linéaires : méthode du pivot et rang. 3. Matrices et applications linéaires. Exemples géométriques dans R2 et R3. Produit et composition. Matrices inversibles. 4. Sous-espaces vectoriels de Rn définis par équations ou systèmes générateurs. Exem- ples des droites et plans. 5. Familles libres, génératrices, bases, dimension. Constructions de bases. 6. L'équation AX=Y : noyau, image et théorème du rang. 7. Espaces supplémentaires. Projections et symétries. Dimension d'une somme. 8. Formules de changement de bases. 9. Applications. Puissances de matrices et évolution d'un système par probabilités de transition, état d'équilibre. Etude des suites récurrentes linéaires (Fibonacci). Produit scalaire, projections orthogonales et méthode des moindres carrés avec applications.

• Manipuler des instruments de mesure simples dans les domaines de l’hydrologie et de la topométrie (micro-moulinet et méthode du flotteur, utilisation de la boussole, d’un niveau géométrique, d’une mire)
• Reproduire avec rigueur un protocole expérimental (déterminer la géochimie de différentes eaux minérales, mesurer la porosité et la granulométrie de roches sédimentaires)
• Acquérir des données
• Contrôler la qualité et représenter les données à l’aide d’outils simples (représenter des données en traçant des courbes cumulées et non cumulées, intégration graphique, calcul d’erreurs)
• Interpréter les résultats obtenus en utilisant des ressources documentaires (cartes géologiques)
• Rédiger un rapport

Le but de l’UE est d’apprendre à l’étudiant à mener un protocole rigoureux de mesures appliqué à des domaines variés des Sciences de la Terre. L’étudiant reproduira l’ensemble du protocole fourni, et acquerra des résultats par des mesures soit sur le terrain soit en salle. L’étudiant estimera la qualité de ses données grâce à des méthodes rigoureuses qui lui seront utiles quel que soit son futur cursus scientifique, notamment via des outils mathématiques simples (notions de courbes cumulées, non cumulées, intégration graphique, calculs d’erreurs,…) appliqués à des cas concrets. Enfin, l’étudiant interprétera ses données et rédigera un rapport.

Baccalauréat général avec au moins une spécialité scientifique en terminale (et particulièrement la spécialité SVT en Terminale).

• Semestre 1 en BCST
• Semestre 2 en PCST

• Boillot, G., Huchon, P. et Lagabrielle, Y., 2008. Introduction à la géologie. Dunod, Paris, 217 pp., ISBN: 978-2-10-051530-1
• Michel Hoffert, André Schaaf, Marc Tardy, Armelle Baldeyrou Bailly, Gilles Merzeraud, André Brahic, René Maury Sous la coordination de Jean-Yves Daniel 2014. Sciences de la Terre et de l'univers. Vuibert, 3e édition, 832 p., ISBN : 978-2-311-00967-5
• Peycru, P., 2008. Géologie, tout-en-un 1ère et 2ème année BCPST. Dunod, Paris, 641 pp. ISBN: 978_2_10-053790-7
• Renard, M., Lagabrielle, Y., Martin, E., de Rafélis, M., 2015. Eléments de géologie, 15ème édition du « Pomerol », Dunod, Paris, 1142 pp. ISBN: 978-2-10-072480-2
• Robert, C. et R. Bousquet, 2013. Géosciences, La dynamique du système Terre. Belin, Paris, 1160 pp., ISBN: 978-2-7011-3816-9

Les enseignements seront dispensés sous forme de cours magistraux et de travaux pratiques et dirigés associés. L’évaluation sera faite via une épreuve finale de synthèse mais également par un suivi régulier (modalités de contrôle des connaissances à préciser).

• Décrire, observer, manipuler différents types de roches (magmatiques, métamorphiques, sédimentaires, d’altération)
• Distinguer et cataloguer différents domaines géologiques à partir de documents cartographiques
• Acquérir les bases dans les domaines de la pétrographie et la minéralogie
• Choisir des outils mathématiques et géochimiques simples afin de retrouver les caractéristiques des roches
• Reproduire une expérimentation permettant de comprendre la dynamique de croissance ou de dissolution des cristaux
• Restituer la classification des grandes familles de roches en choisissant les arguments appropriés

Le but de cette UE est de faire découvrir aux étudiants les matériaux des enveloppes terrestres par la description et l’observation macroscopiques des différentes familles de roches. L’étudiant définira également les minéraux constitutifs de ces roches. In fine, l’étudiant pourra restituer les processus de formation et de cristallisation guidant leur formation. Pour atteindre cet objectif, les étudiants examineront des cartes géologiques pour associer des types de roches aux grands domaines de la géologie de la France. L’étudiant pourra alors discuter des conditions de leur formation et leur évolution au cours du temps. In fine, les étudiants devront associer la composition minéralogique des roches aux principes de géochimie et de cristallochimie permettant de comprendre leur formation.

UE fondamentales (Système Terre, Climats, Energies) et d’option (Mesures en géosciences)

Semestre 2

• Michel Hoffert, André Schaaf, Marc Tardy, Armelle Baldeyrou Bailly, Gilles Merzeraud, André Brahic, René Maury Sous la coordination de Jean-Yves Daniel 2014. Sciences de la Terre et de l'univers. Vuibert, 3e édition, 832 p., ISBN : 978-2-311-00967-5.
• Jean-François Beaux, Jean-François Fogelgesang, Philippe Agard, Valérie Boutin. 2015. Atlas de géologie-pétrologie BCPST 1re et 2e années. Dunod, 2ème édition, 144 p., EAN13 : 9782100726547.
• Yves Lagabrielle, René Maury, Maurice Renard. 2013. Mémo visuel de géologie - L'essentiel en fiches et en couleurs. Dunod, 256 p., EAN13 : 9782100584994.
• Simien, F., 2009, La France sous nos pieds, Atlas en 50 Géocartes. BRGM, ISBN-13 : 978-2715924741.
• Sorel, D. et P. Vergely, 2018. Atlas d’intiation aux cartes et coupes géologiques, Dunod, 128 pp., EAN9782100791439

Les enseignements seront dispensés sous forme de cours magistraux et de travaux pratiques et dirigés associés. L’évaluation sera faite via une épreuve finale de synthèse mais également par un suivi régulier (modalités de contrôle des connaissances à préciser).

• Décrire la Terre : A partir de différents arguments (géologiques, géophysiques, géochimiques), l’étudiant pourra définir la structure et la composition de la Terre. L’étudiant saura notamment retrouver, à l’aide d’outils mathématiques et physiques simples, les grandeurs majeures caractérisant la planète Terre (masse, taille, composition interne).
• Reconnaître les roches terrestres et démontrer leurs modalités de formation. L’étudiant associera les grandes familles de roches terrestres aux échantillons qu’il pourra observer et manipuler. L’étudiant pourra évaluer l’origine des roches et préciser leurs modalités de formation.
• Estimer la mesure du temps en géologie. Il s’agira pour l’étudiant d’identifier et de manipuler les ordres de grandeur temporels spécifiques aux sciences de la Terre. L’étudiant appliquera les principes de la datation relative et de la datation absolue pour comprendre la chronologie des événements géologiques ayant affecté une région, depuis l’échelle locale à l’échelle globale.
• Comprendre les processus tectoniques. L’étudiant intégrera l’ensemble des concepts vus précédemment pour décrire un modèle de fonctionnement global de la Terre : la tectonique des plaques. L’analyse de données géophysiques et géochimiques permettra à l’étudiant de déterminer les vitesses des plaques tectoniques puis d’en déduire les contextes géodynamiques présents aux frontières de ces plaques tectoniques.
• Restituer l’histoire du système solaire et de la Terre : l’étudiant pourra in fine comprendre le fonctionnement actuel de la Terre, et restituer son évolution depuis la formation du système solaire jusqu’à l’actuel.

Le but de cette UE est de comprendre le fonctionnement de la planète Terre depuis sa formation jusqu’à nos jours. Afin d’atteindre cet objectif, les étudiants exploreront différents aspects des sciences de la Terre, notamment à partir de la description et de l’observation des objets géologiques tels que des roches, des cartes et de la mise en application via des exercices à l’aide d’outils mathématiques, chimiques et physiques simples. Les étudiants apprendront à reconnaître des structures, des formations, et à identifier à quels processus clefs gouvernant le fonctionnement de la Terre elles correspondent. Pour comprendre ces mécanismes, l’étudiant découvrira notamment un ensemble de méthodes (géologiques, géophysiques, géochimiques) lui permettant de comprendre les phénomènes internes comme les phénomènes externes a` la Terre. Les étudiants pourront in fine associer l’ensemble de ces notions fondamentales pour représenter l’évolution de la planète Terre depuis sa naissance jusqu’à son évolution actuelle et future, afin de mieux comprendre les phénomènes qui se manifestent actuellement à sa surface.

Baccalauréat général avec au moins une spécialité scientifique en terminale (et particulièrement la spécialité SVT ou Physique-Chimie en 1ère et Tale)

• Boillot, G., Huchon, P. et Lagabrielle, Y., 2008. Introduction à la géologie. Dunod, Paris, 217 pp., ISBN: 978-2-10-051530-1
• Michel Hoffert, André Schaaf, Marc Tardy, Armelle Baldeyrou Bailly, Gilles Merzeraud, André Brahic, René Maury Sous la coordination de Jean-Yves Daniel 2014. Sciences de la Terre et de l'univers. Vuibert, 3e édition, 832 p., ISBN : 978-2-311-00967-5
• Peycru, P., 2008. Géologie, tout-en-un 1ère et 2ème année BCPST. Dunod, Paris, 641 pp. ISBN: 978_2_10-053790-7
• Renard, M., Lagabrielle, Y., Martin, E., de Rafélis, M., 2015. Eléments de géologie, 15ème édition du « Pomerol », Dunod, Paris, 1142 pp. ISBN: 978-2-10-072480-2
• Robert, C. et R. Bousquet, 2013. Géosciences, La dynamique du système Terre. Belin, Paris, 1160 pp., ISBN: 978-2-7011-3816-9

• Représenter le système climatique actuel en détaillant ses différents composants.
• Restituer les grands mécanismes physiques et chimiques associés aux circulations atmosphérique et océanique générales.
• Comprendre les grandes variations climatiques que la Terre a subies au cours de son histoire en y associant les différentes échelles de temps mises en jeu ainsi que les archives climatiques à examiner pour y répondre.
• Identifier et redéfinir les grandes conclusions des rapports du GIEC à partir de l’observation des modifications environnementales qui se produisent depuis le début de l’industrialisation.
• Identifier, analyser et quantifier l’évolution passée et future des différentes sources d’énergies produites et consommées dans le monde et en France en lien avec les besoins énergétiques (par habitant) et dans un contexte de transition énergétique. Discuter et comparer les différentes sources d’énergies non fossiles en termes d’émissions de CO2.

Le but de cette UE est de décrire le fonctionnement du système climatique terrestre actuel et ses changements passés dans un contexte de forçage naturel, mais également de reconnaitre les changements environnementaux observés depuis le début de l’industrialisation et leurs impacts sur l’environnement et la société. Après avoir acquis les connaissances nécessaires sur le système climatique, les étudiants examineront notamment les projections climatiques estimées à partir des différents scenarii proposés par le GIEC. Les étudiants pourront également définir les grands types d’énergies nouvelles et leurs impacts en termes d’émission de CO2 atmosphérique. Les étudiants auront à intégrer des notions de chimie, de physique, de biologie et de géologie afin de pouvoir décrire l’ensemble des processus et mécanismes impliqués. Au sein de cette UE multidisciplinaire, les étudiants pourront acquérir des bases scientifiques solides leur permettant de comprendre les grandes conclusions publiées dans les rapports du GIEC, et d’être en mesure de discuter des débats scientifiques sur les changements environnementaux globaux associés au dérèglement climatique actuel.

• Baccalauréat général avec au moins une spécialité scientifique en terminale (et particulièrement SVT ou physique-chimie).
• Semestre 1 (UE Système Terre)

Ouvrages généraux :

• Michel Hoffert, André Schaaf, Marc Tardy, Armelle Baldeyrou Bailly, Gilles Merzeraud, André Brahic, René Maury Sous la coordination de Jean-Yves Daniel 2014. Sciences de la Terre et de l'univers. Vuibert, 3e édition, 832 p., ISBN : 978-2-311-00967-5
• Renard, M., Lagabrielle, Y., Martin, E., de Rafélis, M., 2015. Eléments de géologie, 15ème édition du « Pomerol », Dunod, Paris, 1142 pp. ISBN: 978-2-10-072480-2
• Robert, C. et R. Bousquet, 2013. Géosciences, La dynamique du système Terre. Belin, Paris, 1160 pp., ISBN: 978-2-7011-3816-9

Ouvrages spécialisés :

• De Gerlache J., 2019. Mettre en oeuvre les transitions énergétiques. Dunod, 288p.

• Delmas R., Chauzy S., Verstraete JM., Ferré H. (2007). Atmosphère, océan et climat. Belin éd.
• Leroux M. (2004). - La dynamique du temps et du climat. Dunod éd.
• Ruddiman W. F. (2000). - Earth’s climate: past and future. Freeman éd.

Les enseignements seront dispensés sous forme de cours magistraux et de travaux pratiques associés. L’évaluation sera faite via une épreuve finale de synthèse mais également par un suivi régulier (modalités de contrôle des connaissances à préciser).

Apprentissage du langage python. Développement dans un environnement Linux. Mise en oeuvre de méthodes numériques pour résoudre des problèmes mathématiques ou physiques. Prendre conscience des limites de l'outil numérique.

Dans ce module, on apprend à mettre en oeuvre les méthodes numériques pour résoudre des problèmes de mathématiques, physique, chimie et autres sciences quantitatives.

La première moitié du module est dédiée à la prise en main de l'outil numérique, axé sur le langage python et le développement dans un environnement Linux.

Dnas la 2ème partie du module, les premiers outils des méthodes numériques sont étudiés, en particulier, l'interpolation, le calcul d'intégrales, les nombres aléatoires et simulations Monte-Carlo ou encore les estimateurs statistiques.

Chaque séance de cours est accompagnée d'une série de problèmes, portant sur des thématiques scientifiques variées, que l'on résoudra sur ordinateur pendant la séance. L'objectif affiché est d'apprendre à utiliser l'outil numérique, tout en comprenant ses limites, lorsque les méthodes analytiques ne suffisent plus.

ANGLAIS GÉNÉRAL. Cette UE s'inscrit dans une approche actionnelle dans les 5 compétences (compréhension orale et écrite, expression écrite, expression orale en continu et en interaction) avec un travail sur la prononciation des sons voyelles. L'interaction se fait à travers des documents écrits et/ou audiovisuels centrés sur la problématique de l'environnement et du développement durable et un scénario de communication dans le cadre d'un projet tout au long du semestre. La communication interculturelle pourra être abordée dans le cadre du projet. Le travail se fera par groupes de niveau.

Compétences à acquérir [habilitation] : Attendus de l'UE Langue-Anglais1 : Niveau B1 minimum dans les 5 compétences linguistiques

Le projet du 1er semestre de la LDD Géosciences, Physique, Chimie est une initiation à la démarche de recherche scientifique qui doit conduire l'étudiant à aborder seul ou en binôme une question en lien avec un thème générique proposé par les enseignants responsables. Placée en début de Licence, cette recherche doit forcer l'étudiant à débuter ses raisonnements et ses explications au niveau des concepts physico-chimiques déjà abordés au Lycée. La démarche de recherche comprend plusieurs directions de travail et des explications construites sur la base d'observation, d’expériences, et de formulation théorique ou numérique (modélisation). En pratique, cette recherche est en grande partie bibliographique mais peut comporter la réalisation d'expérience et l'accueil par un laboratoire de recherche (avec une convention de stage). Elle est étalée sur tout le 1er semestre est encadrée avec un suivi semi-mensuel par un enseignant, et finalisé par un court document de synthèse et une présentation à toute la LDD en fin de semestre.

4 seances de suivi/encadrement des projets en binômes puis une séance d'une demi-journée de présentation orale devant la promotion

La formation de sensibilisation à la recherche est abordée en S2 par le suivi de conférences dans les 3 laboratoires qui portent la LDD GPC. Une sélection de conférences sera fournie aux étudiants, sur des thèmes de recherche portant sur notre environnement en lien avec les enjeux sociétaux, et plus largement sur l'ensemble des thèmes porteurs en physique, chimie et sciences de la Terre. Les conférences suivies donneront lieu à l'élaboration de fiches de synthèse.

Une liste de conférences est fournie aux étudiants qui devront réaliser une fiche de synthèse après chaque conférence suivie.

A travers plusieurs expériences différentes, mise en oeuvre des principes abordés dans l'UE méthodologie:

• rédaction d'un compte-rendu scientifique: objectifs, expériences, résultats, conclusion
• analyse des résultats et prise en compte des incertitudes
• tracé de graphes avec un choix judicieux des variables à représenter, des échelles à utiliser et des courbes théoriques avec lesquelles comparer

TP Méca 1. Mouvement uniforme et uniformément accéléré : 4H Ce travail pratique consiste à nous familiariser avec le principe fondamental de la dynamique. Il consiste à mesurer la vitesse d’un mobile sur un banc à coussin d'air soit après avoir projeté librement soit sous l’action d’une force constante.

TP Méca 2. Collisions à 1D : 4H Ce travail expérimental aborde l’étude du choc élastique et non-élastique lors de la collision de deux mobiles sur un banc à coussin d’air. Il consiste à vérifier la conservation de la quantité de mouvement et de l'énergie de différentes collisions.

TP Thermo 1. Calorimétrie : 4H Le premier objectif est mesure la capacité thermique de l’eau à l’aide d’un calorimètre et d’une résistance chauffante. Dans une deuxième partie, on mesure la capacité thermique de quelques alliages (vérification de la loi de Dulong et Petit). On évalue également les pertes thermiques du calorimètre.

TP Thermo 2. Gaz parfaits : 4H Dans ce TP, on vérifie que l’air obéit convenablement à la loi des gaz parfaits et on mesure son coefficient adiabatique ?. La loi des gaz parfaits est vérifiée par deux expériences, l’une mesurant p=f(V) à T constante, l’autre p=f(T) à V constant. Le coefficient ? est déduit de l’expérience de Clément-Desormes d’une part, et de l’expérience de Rückhardt d’autre part.

TP Magnétostatique : 4H Dans ce TP, on mesure le champ magnétique créé sur l’axe d’une bobine plate parcourue par un courant continu à l’aide d’une sonde de Hall. On mesure ensuite le champ créé par l’association Ensuite, on monte en série deux bobines parallèles et on mesure le champ pour différentes distances entre les bobines : on vérifie ainsi la quasi-uniformité en configuration de Helmholtz. On utilise ensuite cette configuration pour évaluer l’intensité de la composante horizontale du champ magnétique terrestre.

A compléter