Catégorie : PC

Rectification : pas d’info pour ce DS, mais 4h de physique, avec au programme :

• Électromagnétisme : EM1, EM2, EM3, EM4
• L’induction électromagnétique de PCSI
• Ondes : Od1, Od2

Programme de colles de la semaine 23 du 14/03 au 18/03

– 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 : A l’aide d’un modèle simple de solide (réseau cubique d’atomes reliés par des ressorts), établir l’expression du module d’Young en fonction de la constante de raideur k et de la distance inter-atomique a : Y=k/a.
• 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 lundi : Od2 ex 2

Travaux pratiques

TP Interféromètre de Michelson (2/2)

Cours

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

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 : Od1 ex 2, 4 et 5

Pour jeudi : Od1 ex 6

Pour vendredi : Od1 ex 7 à finir

Travaux dirigés

TD Od1 suite

Programme de colles de la semaine 22 du 07/03 au 11/03

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

– Induction électromagnétique : révisions de première année (exercices)

– Ondes 1 : Ondes mécaniques unidimensionnelles dans les solides déformables (cours, et exercices guidés)→ Od1_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 : A l’aide d’un modèle simple de solide (réseau cubique d’atomes reliés par des ressorts), établir l’expression du module d’Young en fonction de la constante de raideur k et de la distance inter-atomique a : Y=k/a.
• 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.

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A l’attention des étudiants :

– pour mercredi : Od1 ex 4 et 5

Travaux pratiques

TP Interféromètre de Michelson (2/2)

Cours

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

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 !)

Travail à faire

Pour mercredi : EM4 ex 3 à finir de travailler, ex 5 et 7

Pour jeudi : EM4 ex 6

Pour vendredi : EM4 pb n°1

Travaux dirigés

TD Od1

Programme de colles de la semaine 21 du 28/02 au 04/03

– Électromagnétisme 2 : Électrostatique (exercices) → EM2_plan

– Électromagnétisme 3 : Magnétostatique (cours et exercices) → EM3_plan

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

– Induction électromagnétique : révisions de première année (exercices)

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

• EM3 : Citer les équations postulats de la magnétostatique (forme locale et intégrale).
• EM3 : Analyser une carte de champ fournie.
• 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.
• 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 ».

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Pour mercredi 02/03 : EM4 : bien travailler l’ex 3, ex 5 et 7

Travaux pratiques

TP Interféromètre de Michelson (1/2)

Cours

Électromagnétisme 3 : Magnétostatique (→ fin)

Électromagnétisme 4 : Équations de Maxwell (→ fin)

Travail à faire

Pour mercredi :

Pour jeudi :

Pour vendredi : finir ex 3 de EM4, EM3 pb n°1

Travaux dirigés

TD EM4

Programme de colles de la semaine 20 du 21/02 au 25/02

– Électromagnétisme 1 : Sources du champ électromagnétique (exercices)→ EM1_plan

– Électromagnétisme 2 : Électrostatique (cours et exercices) → EM2_plan

– Électromagnétisme 3 : Magnétostatique (cours et exercices, jusqu’au paragraphe III inclus) → EM3_plan

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

• 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. En déduire l’expression de sa capacité.
  
• EM2 : Établir l’expression du champ électrostatique créé en tout point de l’espace par une des distributions « classiques » suivantes : boule ou sphère / cylindre plein ou creux uniformément chargés.
• EM2 : Modèle de noyau atomique : établir l’énergie de constitution du noyau à un préfacteur numérique près, par analyse dimensionnelle.
• EM2 : Faire l’analogie avec le champ gravitationnel, et déterminer le champ gravitationnel créé par un astre sphérique plein, en tout point de l’espace
• EM2 : Établir l’expression du potentiel dans tout l’espace associé à un dipôle électrostatique.
• EM2 : Déterminer la polarisabilité d’un atome en utilisant le modèle de Thomson
• 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.

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Travaux pratiques

TP Interféromètre de Michelson (1/2)

Cours

Électromagnétisme 2 : Électrostatique (→ fin)

Électromagnétisme 3 : Magnétostatique (→ IV.2)

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 :

Pour vendredi :

Travaux dirigés

TD EM3