Catégorie : Physique PC 2020-2021

Ressources pour les oraux

Ressources générales pour l’entraînement aux oraux

Les deux liens suivants sont des retranscriptions d’oraux pas les candidats eux-mêmes ou pas des auditeurs. Attention : de ce fait, les énoncés peuvent contenir des erreurs ou des inexactitudes.

Pour aller plus loin dans l’entraînement à la résolution de problèmes :

e3a

Voir la notice ici pour le déroulement des oraux propres à chaque école.

Beaucoup d’entre elles font passer un entretien individuel qui permet d’évaluer par exemple chez le candidat / la candidate (je cite) :

  • qualité expression orale
  • argumentation
  • compréhension d’un texte
  • ouverture d’esprit ; connaissance de l’actualité scientifique / technologique
  • motivation
  • personnalité
  • pertinence du projet professionnel

Chez certaines écoles, l’entretien peut être à caractère scientifique ou revenir sur le travail effectué en TIPE ; il peut aussi s’agir d’une épreuve par équipe.

Dans tous les cas, si vous passez une telle épreuve, lisez bien la notice et procédez à un travail de préparation (par écrit !) pour vous mettre le plus possible en valeur sur les points cités ci-dessus.

CCINP

Notice ici.

Format (par tirage au sort) :

  • interrogation orale de physique + TP de chimie
  • ou interrogation orale de chimie + TP de physique

Les coefficients des oraux sont :

  • Oral physique ou chimie : 9
  • TP chimie ou physique : 9
  • TIPE : 8
  • TOTAL oral : 40
  • TOTAL admission : 98

Je vous conseille très vivement à toutes / tous de lire en entier les rapports du jury à propos de ces épreuves orales en physique pour en connaître les modalités, lire des exemples de sujets, et prendre en compte les conseils du jury (au moins ceux de l’année dernière ; une version papier vous sera donnée ; ne pas imprimer celle-là). Par exemple :

Pour les autres années, vous pouvez consulter tous les rapports ici.

Centrale-Supélec

Notice ici

Descriptions détaillées des épreuves (dont celles orales) et coefficients : . Lire les conseils généraux et bien lire les descriptions des épreuves qui correspondent aux oraux de la filière PC.

Formats :

  • Oral de physique n°1 : pas de préparation, échange avec examinateur de 30 min
  • Oral de physique n°2 : 30 min de préparation, 30 min échange avec examinateur
  • TP de physique ou de chimie (tiré au sort, équiprobable)

Rapports de jury ici ; et exemples de sujets d’oraux (à travailler !) .

Mines-Ponts

Notice ici

Formats :

  • Épreuve orale de physique : deux parties (au minimum). Première partie : 15 min de préparation. Deuxième partie : sans préparation, cherchée et résolue en direct au tableau. Durée totale, temps de préparation inclus : entre 1h et 1h15. L’oral peut comporter une question de cours ou seulement des exercices.
  • épreuve mixte de physique ou chimie (environ 3h) : TP + interrogation orale et élaboration d’un compte-rendu.

Rapports : ici

Lire par exemple les passages importants de celui de 2018 :

  • généralités sur l’épreuve orale page 40
  • commentaires spécifiques de cette épreuve page 46
  • commentaires sur l’épreuve mixte page 67

Ressources pour la préparation des écrits

Sujets d’annales et rapports de jury (prenez le réflexe de les consulter, après avoir fait une annale donnée) :

e3a : http://www.e3a-polytech.fr/annales-et-rapports/

CCINP : http://www.concours-commun-inp.fr/fr/epreuves/annales/annales-pc.html

Centrale : https://www.concours-centrale-supelec.fr/CentraleSupelec

Mines : https://www.concoursminesponts.fr/page-3/

Révisions de mécanique (1ère ET 2ème année, suggestions)

– e3a 2015 // e3a 2019 // CCINP physique 2019

Révisions de thermodynamique et mécanique des fluides

– CCINP PC 2015 (thermo et méca flu) // CCINP PC 2017 (méca flu)

– Centrale PC 2015 physique 2 (méca flu) // Mines PC 2016 physique 2 (thermo)

Révisions d’optique (1ère ET 2ème année)

– e3a 2016 (très complet sur le programme d’optique de 2ème année) // CCINP PC 2018 (partie II sur de l’optique de 1ère année)

– Centrale PC 2017 physique 2 // Mines PC 2020 physique 2 (dont laser et optique de première année)

Révisions d’électromagnétisme

– e3a PC 2019 partie A ou 2017 partie E // CCINP PC 2017 modélisation

– Centrale PC 2016 physique ou 2019 physique 1 // Mines PC 2017 physique 1 ou physique 2

Révisions sur les ondes

La partie « ondes » du programme peut être associée à tous les domaines de la physique (mécanique, électromagnétisme, thermodynamique, quantique etc.). De ce fait, il ne faut pas la négliger, et y consacrer du temps ! On la retrouve régulièrement aux concours, et très souvent à Centrale ou aux Mines.

e3a PC 2018 (fortement conseillée !) ; 2017 partie F

– CCINP PC 2016 physique (problème B) ; 2018 physique

Centrale PC 2018 physique 1 (fortement conseillée !) ; 2016 physique 2 (pour la quantique) ; 2015 physique 1 (son et audition) ; 2017 physique 1 (pour la notion de biréfringence)

– Mines PC 2018 physique 1 (plasma) ; 2016 physique 2 (quantique) ; 2015 physique 2

Semaine 26 : du 05/04 au 09/04 (à distance)

Cours

Ondes 5 et Laser : fin des exercices de TD et analyse de documents

Analyse de sujets et de rapports des écrits de concours : 4 séances sur e3a, CCINP physique et épreuve de modélisation, Centrale et Mines.

Travail à faire

Pour mercredi : Od5 ex 1 et 3 ; Laser : problème

Pour jeudi : Od5 lire doc 1 et 2 ; laser finir ex 5

Pour vendredi : Od5 lire doc 3 ; laser ex 6

Semaine 25 : du 29/03 au 02/04

Programme de colles de la semaine 26 du 05/04 au 09/04

Ondes 3 : Ondes électromagnétiques dans le vide (cours et exercices) → Od3_plan

Ondes 4 : Ondes électromagnétiques dans quelques milieux matériels (cours et exercices) → Od4_plan

Ondes 5 : Approche ondulatoire de la mécanique quantique (cours uniquement) → Od5_plan

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A l’attention des interrogateurs, suggestions de questions de cours :

  • Od3 : Établir les équations de propagation des champs E et B dans le vide
  • Od3 : Établir la structure des OPPH dans le vide (4 démonstrations + 4 conclusions)
  • Od3 : Proposer une expression du champ électrique pour des OPPH polarisées elliptiquement, circulairement et rectilignement. Préciser pour vos exemples (démontrer si besoin) : la direction de propagation, le sens de polarisation (si pertinent) et la direction de polarisation (si pertinent).
  • Od4 : OEM dans un plasma : construire une conductivité complexe (hypothèses à préciser)
  • Od4 : OEM dans un plasma : établir l’équation de propagation de l’onde, puis la relation de dispersion en faisant apparaître la pulsation plasma.
  • Od4 : Montrer que dans son domaine réactif, le plasma est le siège d’une onde évanescente (la relation de dispersion peut être fournie).
  • Od4 : OEM dans un conducteur : retrouver l’expression de l’épaisseur de peau à partir de l’équation de propagation de l’onde ou de la relation de dispersion.
  • Od5 : Définir un état stationnaire pour un système quantique ; établir l’équation de Schrödinger stationnaire à partir de l’équation de Schrödinger ; établir dans ce contexte l’expression de la partie temporelle de la fonction d’onde.
  • Od5 : Puits infini : établir les expressions des fonctions d’onde et des énergies associées.
  • Od5 : Puits fini : écrire les équations de Schrödinger stationnaire dans les 3 domaines ; écrire la forme des solutions, et les conditions aux limites (sans plus de calculs). Discuter qualitativement des différences avec la situation analogue en mécanique classique.

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A l’attention des étudiants :

– pour la semaine prochaine : Od5 ex 1 et 3 ; Laser : problème.

Travaux pratiques

Pas de TP de physique cette semaine

Cours

Ondes 5 : Approche ondulatoire de la mécanique quantique (→ fin)

Introduction à la physique du laser (→ quasi fin)

Ressources supplémentaires :

1. Simulation pour le puits fini : ici

2. Simulation de la barrière de potentiel (effet tunnel) : ici

3. Simulation de l’effet laser : ici

Travail à faire

Pour mercredi : Od4 ex 6

Pour jeudi : Faire un exercice plus difficile de Od4

Pour vendredi : pas de cours de physique initialement prévu

Semaine 24 : du 22/03 au 26/03 (à distance)

Programme de colles de la semaine 25 du 29/03 au 02/04

Ondes 1 : Ondes mécaniques unidimensionnelles dans les solides déformables (exercices)→ Od1_plan

Ondes 2 : Ondes acoustiques dans les fluides (cours et exercices) → Od2_plan

Ondes 3 : Ondes électromagnétiques dans le vide (cours et exercices) → Od3_plan

Ondes 4 : Ondes électromagnétiques dans quelques milieux matériels (cours uniquement) → Od4_plan

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A l’attention des interrogateurs, suggestions de questions de cours :

  • Od2 : Établir l’équation de propagation de la surpression en linéarisant puis combinant les 3 équations locales (hypothèses et approximations à citer)
  • Od2 : Définir l’impédance acoustique par analogie avec l’électrocinétique. Donner son unité. BONUS : établir l’expression de l’impédance acoustique pour une OPPH.
  • Od2 : Donner les définitions et les unités des grandeurs suivantes : vecteur densité de flux de puissance acoustique (vecteur de « Poynting » acoustique) ; intensité acoustique ; niveau sonore.
  • Od3 : Établir les équations de propagation des champs E et B dans le vide
  • Od3 : Établir la structure des OPPH dans le vide (4 démonstrations + 4 conclusions)
  • Od3 : Proposer une expression du champ électrique pour des OPPH polarisées elliptiquement, circulairement et rectilignement. Préciser pour vos exemples (démontrer si besoin) : la direction de propagation, le sens de polarisation (si pertinent) et la direction de polarisation (si pertinent).
  • Od4 : OEM dans un plasma : construire une conductivité complexe (hypothèses à préciser)
  • Od4 : OEM dans un plasma : établir l’équation de propagation de l’onde, puis la relation de dispersion en faisant apparaître la pulsation plasma.
  • Od4 : Montrer que dans son domaine réactif, le plasma est le siège d’une onde évanescente (la relation de dispersion peut être fournie).
  • Od4 : OEM dans un conducteur : retrouver l’expression de l’épaisseur de peau à partir de l’équation de propagation de l’onde ou de la relation de dispersion.

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A l’attention des étudiants :

– pour la semaine prochaine : Od4 : ex 4 et problème à avancer le plus loin possible

Travaux pratiques

TP « Production et analyse de lumière polarisée »

Compte-rendu d’une camarade : ici

Cours

Od4

– plan et capacités exigibles : Od4_plan

– cours : Od4_cours_01 Od4_cours_02 Od4_cours_03

– documents de cours : Od4_doc

– FAQ sur le cours : Od4_FAQ

– exercices et corrections : Od4_ex Od4_ex_cor_01 Od4_ex_cor_02

Od5

– cours : Od5_cours_01 Od5_cours_02

Ressources supplémentaires :

1. Visualisation d’une onde évanescente (en rouge sur la vidéo) : ici. Remarque : la simulation fait référence à de la physique quantique, mais le principe est le même.

2. Vitesse de phase, de groupe, et dispersion d’un paquet d’onde : ici

3. Propagation d’un paquet d’ondes : ici

4. Expérience d’interférences (fentes d’Young) photon par photon : ici

5. Même expérience, mais avec des électrons !!

6. Fonctions d’onde de l’atome d’hydrogène (orbitales !) : ici

Travail à faire

Pour mercredi 24/03 : lire le cours Od4 jusqu’au paragraphe I.3.c inclus // et pour rappel : Od2 ex 6 (facultatif) ; Od3 ex 3 et finir le 5

Pour jeudi 25/03 : lire le cours Od4 jusqu’au par. II.2 inclus // Od3 ex 4 + 6

Pour vendredi 26/03 : lire la fin du cours Od4 // Od 4 ex 1 et 2 (en priorité) ; Od3 ex 7 (facultatif)

Semaine 23 : du 15/03 au 19/03

Programme de colles de la semaine 24 du 22/03 au 26/03

Ondes 1 : Ondes mécaniques unidimensionnelles dans les solides déformables (cours et exercices)→ Od1_plan

Ondes 2 : Ondes acoustiques dans les fluides (cours et exercices) → Od2_plan

Ondes 3 : Ondes électromagnétiques dans le vide (cours et exercices simples / guidés) → Od3_plan

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A l’attention des interrogateurs, suggestions de questions de cours :

  • Od1 : Établir l’équation d’onde pour des ondes transversales sur une corde vibrante (hypothèses et approximations à citer)
  • Od1 : Établir l’équation d’onde pour des ondes longitudinales dans une tige solide (hypothèses et approximations à citer)
  • Od1 : Citer l’équation de d’Alembert. Donner l’expression de la célérité en fonction des paramètres de « raideur » et « d’inertie » du milieu. Donner la forme des solutions à privilégier en milieu illimité ou limité.
  • Od2 : Établir l’équation de propagation de la surpression en linéarisant puis combinant les 3 équations locales (hypothèses et approximations à citer)
  • Od2 : Définir l’impédance acoustique par analogie avec l’électrocinétique. Donner son unité. BONUS : établir l’expression de l’impédance acoustique pour une OPPH.
  • Od2 : Donner les définitions et les unités des grandeurs suivantes : vecteur densité de flux de puissance acoustique (vecteur de « Poynting » acoustique) ; intensité acoustique ; niveau sonore.
  • Od3 : Établir les équations de propagation des champs E et B dans le vide
  • Od3 : Établir la structure des OPPH dans le vide (4 démonstrations + 4 conclusions)
  • Od3 : Proposer une expression du champ électrique pour des OPPH polarisées elliptiquement, circulairement et rectilignement. Préciser pour vos exemples (démontrer si besoin) : la direction de propagation, le sens de polarisation (si pertinent) et la direction de polarisation (si pertinent).

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre Od3, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1, 2, 3 et 5

– pour la semaine prochaine : (Od2 ex 6 : facultatif) ; Od3 ex 3 et finir le 5

Travaux pratiques

Pas de TP de physique cette semaine

Cours

Ondes 2 : Ondes acoustiques dans le fluides (→ fin)

Ondes 3 : Ondes électromagnétiques dans le vide (→ fin)

Pour compléter le cours :

– Structure et forme des ondes électromagnétiques dans le vide : ici

– Visualisation d’OPPH polarisées :

et

Travail à faire

Pour mercredi : Od2 ex 2 ; Od1 ex 7

Pour jeudi : Od2 ex 4

Pour vendredi : Od2 ex 5

Travaux dirigés

TD Od2 et Od3

Semaine 22 : du 08/03 au 12/03

Programme de colles de la semaine 23 du 15/03 au 19/03

Induction électromagnétique : révisions de première année (exercices)

Électromagnétisme 4 : Équations de Maxwell (cours et exercices) → EM4_plan

Ondes 1 : Ondes mécaniques unidimensionnelles dans les solides déformables (cours, et exercices)→ Od1_plan

Ondes 2 : Ondes acoustiques dans les fluides (cours, et seulement sur les questions ci-dessous) → Od2_plan

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A l’attention des interrogateurs, suggestions de questions de cours :

  • EM4 : Écrire les équations de Maxwell et démontrer les formes intégrales.
  • EM4 : Aspect énergétique : établir l’équation locale de Poynting en faisant apparaître le vecteur de Poynting et la densité volumique d’énergie électromagnétique. Donner une interprétation du vecteur de Poynting.
  • EM4 : Établir les équations de propagation des champs E et B dans le vide et interpréter la signification de c.
  • EM4 : Par une analyse en ODG, déterminer comment se simplifie l’équation de Maxwell-Ampère dans l’ARQS « magnétique ».
  • Od1 : Établir l’équation d’onde pour des ondes transversales sur une corde vibrante (hypothèses et approximations à citer)
  • Od1 : Établir l’équation d’onde pour des ondes longitudinales dans une tige solide (hypothèses et approximations à citer)
  • Od1 : Citer l’équation de d’Alembert. Donner l’expression de la célérité en fonction des paramètres de « raideur » et « d’inertie » du milieu. Donner la forme des solutions à privilégier en milieu illimité ou limité.
  • Od2 : Établir l’équation de propagation de la surpression en linéarisant puis combinant les 3 équations locales (hypothèses et approximations à citer)
  • Od2 : Définir l’impédance acoustique par analogie avec l’électrocinétique. Donner son unité. BONUS : établir l’expression de l’impédance acoustique pour une OPPH.
  • Od2 : Donner les définitions et les unités des grandeurs suivantes : vecteur densité de flux de puissance acoustique (vecteur de « Poynting » acoustique) ; intensité acoustique ; niveau sonore.

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre Od1, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1 à 6

– pour la semaine prochaine : Od1 ex 7 et Od2 ex 2

Travaux pratiques

TP Interféromètre de Michelson (2/2)

Cours

Ondes 1 : Ondes mécaniques unidimensionnelles dans les solides déformables (→ fin)

Ondes 2 : Ondes acoustiques dans le fluides (→ III.5)

Pour compléter le cours :

– visualisation de la superposition de deux ondes progressives donnant une onde stationnaire :

http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/Ondes/ondes_stationnaires/stationnaires.php

– sur les séismes (et pour avancer dans le problème 2 du chapitre Od1), vidéo de la chaîne Youtube Numberphile :

– bases du cours d’acoustique dans les fluides :

– votre oreille est une merveille de la nature…

Travail à faire

Pour mercredi : cf mail vacances

Pour jeudi : Od1 ex 4 et 5

Pour vendredi : Od1 ex 6

Travaux dirigés

TD Od1

Semaine 21 : du 15/02 au 19/02

Programme de colles de la semaine 22 du 08/03 au 12/03

Induction électromagnétique : révisions de première année (exercices)

Électromagnétisme 3 : Magnétostatique (cours et exercices) → EM3_plan

Électromagnétisme 4 : Équations de Maxwell (cours et exercices) → EM4_plan

Ondes 1 : Ondes mécaniques unidimensionnelles dans les solides déformables (cours, et seulement sur les questions ci-dessous)→ Od1_plan

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A l’attention des interrogateurs, suggestions de questions de cours :

  • EM3 : Établir l’expression du champ magnétostatique créé en tout point de l’espace par une des distributions de courant « classiques » suivantes : fil, câble.
  • EM3 : Établir l’expression du champ magnétostatique créé à l’intérieur d’un solénoïde long en négligeant les effets de bord (en admettant que le champ extérieur soit nul). Établir ensuite les expressions de l’inductance propre et de l’énergie de la bobine ainsi modélisée.
  • EM3 : En utilisant un modèle planétaire, établir le lien entre moment magnétique et moment cinétique de l’atome d’hydrogène.
  • EM3 : Établir l’expression en ODG (sans le facteur 1/2) du magnéton de Bohr par analyse dimensionnelle. On pourra si besoin donner l’expression à retrouver.
  • EM4 : Écrire les équations de Maxwell et démontrer les formes intégrales.
  • EM4 : Aspect énergétique : établir l’équation locale de Poynting en faisant apparaître le vecteur de Poynting et la densité volumique d’énergie électromagnétique. Donner une interprétation du vecteur de Poynting.
  • EM4 : Établir les équations de propagation des champs E et B dans le vide et interpréter la signification de c.
  • EM4 : Par une analyse en ODG, déterminer comment se simplifie l’équation de Maxwell-Ampère dans l’ARQS « magnétique ».
  • Od1 : Établir l’équation d’onde pour des ondes transversales sur une corde vibrante (hypothèses et approximations à citer)
  • Od1 : Établir l’équation d’onde pour des ondes longitudinales dans une tige solide (hypothèses et approximations à citer)

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre EM4, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1, 2, 3 et 4

– travail pour les révisions sur l’induction : relire fiches et cours de première année ; faire le DM et par exemple les exercices 6 et 7 du TD EM4

Travaux pratiques

Pas de TP de physique cette semaine

Cours

Électromagnétisme 4 : Magnétostatique (→ fin)

Ondes 1 : Ondes mécaniques unidimensionnelles dans les solides déformables (→ IV.1)

Pour compléter le cours :

– Simulation des ondes transversales sur une corde :

https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-on-a-string/latest/wave-on-a-string_fr.html

– très bonne vidéo de David Louapre (« science étonnante ») sur la structure interne de la Terre (durée 15 min ; séismes à partir de 11 min, à regarder !)

Plan(s) du (des) chapitre(s) ; capacités exigibles ; documents de cours :

Travail à faire

Pour mercredi : AD sur le spin ; EM3 ex7

Pour jeudi : EM3 ex 5

Pour vendredi :

Travaux dirigés

TD EM4

Semaine 20 : du 08/02 au 12/02

ATTENTION : pas de colles la semaine 21 du 15/02 au 19/02

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Les questions de cours qui sont tout de même à travailler :

  • EM2 / EM3 : Citer les équations postulats de l’électrostatique et de la magnétostatique (forme locale et intégrale).
  • EM2 / EM3 : Analyser une carte de champ fournie.
  • EM2 : Établir l’expression du champ électrostatique créé en tout point de l’espace par un plan infini puis par un condensateur plan en négligeant les effets de bord.
  • EM2 : Établir l’expression du champ électrostatique créé en tout point de l’espace par une des distributions « classiques » suivantes : boule / sphère / cylindre plein uniformément chargé.
  • EM2 : Établir l’expression du potentiel dans tout l’espace associé à un dipôle électrostatique.
  • EM3 : Établir l’expression du champ magnétostatique créé en tout point de l’espace par une des distributions de courant « classiques » suivantes : fil, câble.
  • EM3 : Établir l’expression du champ magnétostatique créé à l’intérieur d’un solénoïde long en négligeant les effets de bord (en admettant que le champ extérieur soit nul). Établir ensuite les expressions de l’inductance propre et de l’énergie de la bobine ainsi modélisée.
  • EM3 : En utilisant un modèle planétaire, établir le lien entre moment magnétique et moment cinétique de l’atome d’hydrogène.
  • EM3 : Établir l’expression en ODG (sans le facteur 1/2) du magnéton de Bohr par analyse dimensionnelle. On pourra si besoin donner l’expression à retrouver.

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre EM3, les exercices à savoir faire pour cette semaine sans colles sont : ex 1 (questions 1 et 2), ex 2, 3, 4

– pour mercredi : lire et répondre aux questions de l’activité documentaire ; EM3 ex 7

Travaux pratiques

TP Michelson 1/2

Cours

Électromagnétisme 3 : Magnétostatique (→ fin)

Électromagnétisme 4 : Équations de Maxwell (→ III)

Pour compléter le cours :

– expériences de supraconductivité avec Julien Bobroff (14 min, A REGARDER ABSOLUMENT 😀 ) :

https://www.youtube.com/watch?v=QoPElDvLZjA

– à l’intérieur d’un réacteur de fusion thermonucléaire :

https://www.youtube.com/watch?v=IhHsOwLdCu4

– Aperçu du projet ITER :

https://www.iter.org/fr/proj/inafewlines

Travail à faire

Pour mercredi :

Pour jeudi : EM3 ex 2 et 3

Pour vendredi : EM3 ex 4 et 8

Travaux dirigés

TD EM3