Catégorie : Physique PC 2019-2020

Programme de colles de la semaine 17 du 20/01 au 24/01

– Optique 2 : Superposition de deux ondes lumineuses (exercices) → O2_plan

– Optique 3 : Étude de diviseurs du front d’onde : les trous d’Young et ses généralisations (cours et exercices) → O3_plan

– Optique 4 : L’interféromètre de Michelson (cours et exercices) → O4_plan

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

• O3 – Montage des trous d’Young : établir l’expression de la différence de marche en précisant les approximations faites.
• O3 – Trous d’Young éclairés en lumière blanche : décrire et interpréter qualitativement (schémas !) les observations (Voc. à utiliser notamment : blanc d’ordre 0, teintes de Newton, blanc d’ordre supérieur, cannelures, spectre cannelé)
• O3 – Schématiser le montage de Fraunhofer pour 2 trous d’Young ; mettre en évidence sur le schéma puis exprimer la différence de marche en fonction soit des angles, soit des positions de la source et du point M sur l’écran.
• O4 – Établir l’expression de la différence de marche pour l’interféromètre de Michelson en configuration lame d’air, éclairé par une source spatialement étendue.
• O4 – Résumer dans un tableau, pour les deux configurations de l’interféromètre de Michelson en lame d’air / coin d’air : la définition de la configuration, la localisation des franges, la méthode d’éclairage et de projection, le nom et la nature des franges.

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre O4, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1, 2, 3 et 4

– pour mercredi 22/01 : O4 ex 6 et 7

Travaux pratiques

TP Modélisation d’une lunette astronomique

Cours

Optique 4 : L’interféromètre de Michelson (→ fin)

Optique 5 : Notions sur la diffraction (→ I.2)

Pour compléter les chapitres :

– article de 2016 sur l’observation des ondes gravitationnelles issues de la fusion de deux trous noirs (plus pour que vous voyiez la forme de ce type d’article : notez qu’avec le nombre de contributeurs, c’est très intéressant d’avoir un nom de famille qui commence par « Abb »… ; notez sur les graphes le très bon accord entre les observations et la théorie de la relativité générale) : PhysRevLett.116.061102

– à mettre en lien avec la simulation suivante (35 s) :

– conférence de presse (1h11min) à l’annonce de cette découverte extraordinaire. Notez la grande émotion de l’astrophysicienne France Cordova à 0:00, puis du physicien théoricien Kip Thorne qui a travaillé pendant 30 ans sur ce projet (31:08). L’annonce se fait 4:00. Des explications scientifiques sont distillées dans le reste de la conférence de presse.

– version vulgarisée en 9 min :

– Simulation de l’interféromètre de Michelson :

http://ressources.univ-lemans.fr/AccesLibre/UM/Pedago/physique/02/optiondu/michelson.html

– de manière générale, on conseille vivement les simulations d’optique de ce site :

http://ressources.univ-lemans.fr/AccesLibre/UM/Pedago/physique/02/

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

Travail à faire

Pour mercredi : O3 ex 6

Pour jeudi : O4 ex 1 question 2

Pour vendredi : O4 ex 1 question 1 et ex 2

Travaux dirigés

TD O4

Correction

Programme de colles de la semaine 16 du 13/01 au 17/01

– Optique 1 : Modèle scalaire des ondes lumineuses (exercices) → O1_plan

– Optique 2 : Superposition de deux ondes lumineuses (cours et exercices) → O2_plan

– Optique 3 : Étude de diviseurs du front d’onde : les trous d’Young et ses généralisations (cours et exercices) → O3_plan

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

• O2 – Citer les 3 critères de cohérence, et démontrer la formule de Fresnel (en complexe ou non) en les supposant validés.
• O2 – Interférences à N ondes : utiliser la construction de Fresnel pour établir la condition d’interférences constructives et la demi-largeur 2π/N des franges brillantes.
• O3 – Montage des trous d’Young : établir l’expression de la différence de marche en précisant les approximations faites.
• O3 – Trous d’Young éclairés en lumière blanche : décrire et interpréter qualitativement (schémas !) les observations (Voc. à utiliser notamment : blanc d’ordre 0, teintes de Newton, blanc d’ordre supérieur, cannelures, spectre cannelé)
• O3 – Schématiser le montage de Fraunhofer pour 2 trous d’Young ; mettre en évidence sur le schéma puis exprimer la différence de marche en fonction soit des angles, soit des positions de la source et du point M sur l’écran.

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre O3, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1 à 5 et 7 et 8

– pour mercredi 15/01 : lire le document 1 du chapitre O4, faire l’ex 6 de O3 (et éventuellement le 9, plus difficile)

Travaux pratiques

TP Modélisation d’une lunette astronomique

Cours

Optique 3 : Étude de diviseurs du front d’onde : les trous d’Young et ses généralisations (→ fin)

Pour compléter les chapitres :

– Brouillage des franges d’interférences pour les trous d’Young avec deux sources ponctuelles : voir la simulation suivante page 11/15 (télécharger d’abord le pdf)

diapoOPC3-1-201710121649

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

Travail à faire

Pour mercredi : O3 ex 2 et 3

Pour jeudi : O3 ex 1 question 1 à 4 ; ex 4

Pour vendredi : O3 ex 5

Travaux dirigés

TD O3

Correction

Programme de colles de la semaine 15 du 06/01 au 10/01

– Optique 0 : révisions de tout le programme d’optique géométrique de première année (cours et exercices)

– Optique 1 : Modèle scalaire des ondes lumineuses (cours et exercices) → O1_plan

– Optique 2 : Superposition de deux ondes lumineuses (cours et exercices) → O2_plan

– Optique 3 : Étude de diviseurs du front d’onde : les trous d’Young et ses généralisations (cours seulement, une seule question possible, voir ci-dessous) → O3_plan

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

• O0 – Établir la condition D>=4f’ pour former l’image réelle d’un objet réel par une lentille convergente.
• O0 – Modèle de l’œil ; ODG de la limite de résolution angulaire et de la plage d’accommodation. Application : taille des plus petits détails visibles sur la Lune à l’œil nu.
• O1 – Établir le lien entre largeur spectrale en fréquence et largeur spectrale en longueur d’onde. A.N.
• O2 – Citer les 3 critères de cohérence, et démontrer la formule de Fresnel (en complexe ou non) en les supposant validés.
• O2 – Interférences à N ondes : utiliser la construction de Fresnel pour établir la condition d’interférences constructives et la demi-largeur 2π/N des franges brillantes.
• O3 – Montage des trous d’Young : établir l’expression de la différence de marche en précisant les approximations faites.

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre O2, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1 à 6 ; pour approfondir : ex 7 et 8

– Pour la rentrée de janvier, ne pas oublier : TD O3 : ex 2 et 3 ; DM d’informatique (physique modélisation) et DM de physique (voir mail pour les documents)

– pour les révisions d’optique de PCSI : relire les fiches / les points importants du cours ; refaire quelques exercices ciblés (application lois Snell-Descartes ; construction de rayons au passage d’une lentille ; application des relations de conjugaison)

Travaux pratiques

TP Focométrie des lentilles minces

Cours

Optique 2 : Superposition de deux ondes lumineuses (→ fin)

Optique 3 : Étude de diviseurs du front d’onde : les trous d’Young et ses généralisations (→ I.4)

Pour compléter les chapitres :

– simulation sur les fentes d’Young (testez l’effet des différents paramètres !) :

http://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/young.swf

– autre simulation, dans laquelle on comprend bien l’émergence de la figure d’interférences (mettre la distance source – écran à 1,40 m pour pouvoir observer les deux sources ; et cliquer notamment sur « franges ») :

http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/Ondes/lumiere/interference_lumiere.php

– mettre ces deux simulations en lien avec la vidéo de Derek Muller (chaîne Youtube Veritasium, 7min39) :

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

Travail à faire

Pour mercredi :

Pour jeudi :

Pour vendredi :

Travaux dirigés

Forum, pas de TD cette semaine

Correction

Semaine 14 du 16/12 au 20/12 : pas de colles

A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre O2, les exercices à savoir faire pour cette semaine de pas colles sont : ex 1, 2, 3 et 4

– LA démonstration à savoir faire dans ce chapitre : celle de la formule de Fresnel, en complexe ou non

– Pour mercredi 18/12 : O2 ex 1 et 5

Travaux pratiques

TP Mesures de viscosité et de tension superficielle

Cours

Optique 1: Modèle scalaire des ondes lumineuses (→ fin)

Optique 2 : Superposition de deux ondes lumineuses (→ III)

Pour compléter les chapitres (oh chouette !) :

– simulation sur les fentes d’Young (testez l’effet des différents paramètres !) :

http://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/young.swf

– autre simulation, dans laquelle on comprend bien l’émergence de la figure d’interférences (mettre la distance source – écran à 1,40 m pour pouvoir observer les deux sources ; et cliquer notamment sur « franges ») :

http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/Ondes/lumiere/interference_lumiere.php

– mettre ces deux simulations en lien avec la vidéo de Derek Muller (chaîne Youtube Veritasium, 7min39) :

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

Travail à faire

Pour mercredi : O1 ex 1 (contrôle de cours dessus), ex 4 et 6

Pour jeudi : O1 ex7 et 8

Pour vendredi : O1 ex 9

Travaux dirigés

TD O1

Correction

Programme de colles de la semaine 13 du 09/12 au 13/12

– Mécanique des fluides 3 : Dynamique des fluides en écoulement parfait (cours et exercices) → MF3_plan

– Mécanique des fluides 4 : Bilans macroscopiques (cours et exercices) → MF4_plan

– Optique 0 : révisions de tout le programme d’optique géométrique de première année (cours et exercices)

– Optique 1 : Modèle scalaire des ondes lumineuses (jusqu’au paragraphe V inclus ; cours uniquement) → O1_plan

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

• MF3 – Démontrer le théorème de Bernoulli (version écoulement irrotationnel ou non)
• MF4 – Faire un bilan de masse, de quantité de mouvement ou d’énergie cinétique sur une canalisation coudée à 90° (exemple traité en cours)
• O0 – Établir la condition de réflexion totale sur un dioptre
• O0 – Établir la condition D>=4f’ pour former l’image réelle d’un objet réel par une lentille convergente
• O0 – Modèle de l’œil ; ODG de la limite de résolution angulaire et de la plage d’accommodation
• O1 – Établir le lien entre largeur spectrale en fréquence et largeur spectrale en longueur d’onde. A.N.

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre O1, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1, 2, 3 et 5

– Pour mercredi 04/12 : O1 ex 1 (contrôle de cours dessus), ex 4 et 6

– pour les révisions d’optique de PCSI : relire les fiches / les points importants du cours ; refaire quelques exercices ciblés (application lois Snell-Descartes ; construction de rayons au passage d’une lentille ; application des relations de conjugaison)

Travaux pratiques

TP Mesures de viscosité et de tension superficielle

Cours

Optique 1: Modèle scalaire des ondes lumineuses (→ V)

Pour compléter les chapitres :

– très belles vidéos (6 + 9 min) de Destin Sandlin (ingénieur en aéronautique / aérospatial, créateur de la chaîne Youtube « Smarter Every Day ») sur la couleur des papillons Morpho (due à un phénomène d’interférences, expliqué dans la 2ème vidéo) :

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

Travail à faire

Pour mercredi : MF4 ex 2

Pour jeudi : MF4 ex 3

Pour vendredi : MF4 ex 4

Travaux dirigés

TD O1

Correction

Programme de colles de la semaine 12 du 02/12 au 06/12

– Mécanique des fluides 2 : Dynamique des fluides réels (cours et exercices) → MF2_plan

– Mécanique des fluides 3 : Dynamique des fluides en écoulement parfait (cours et exercices) → MF3_plan

– Mécanique des fluides 4 : Bilans macroscopiques (cours et éventuellement exercices guidés) → MF4_plan

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

• Capacité 2.(b) du chapitre MF2
• Définir le nombre de Reynolds, l’évaluer sur un exemple, et caractériser l’écoulement
• Démontrer le théorème de Bernoulli (version écoulement irrotationnel ou non)
• faire un bilan de masse, de quantité de mouvement ou d’énergie cinétique sur une canalisation coudée à 90° (exemple traité en cours)

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre MF4, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1 et 2 (à travailler avec la correction)

– Pour mercredi 04/12 : MF4 ex 2

Travaux pratiques

TP Analyse numérique d’un signal périodique

Cours

Mécanique des fluides 3 : Dynamique des fluides en écoulement parfait (→ fin)

Mécanique des fluides 4 : Bilans macroscopiques (→ fin)

Pour compléter les chapitres :

– vidéo de David Louapre qui nous explique comment les avions peuvent voler (22 min, très bonne application du chapitre MF3, à voir absolument !) :

– vidéo (10 min) de Destin Sandlin (ingénieur en aéronautique / aérospatial, créateur de la chaîne Youtube « Smarter Every Day ») notamment sur le phénomène de cavitation :

Plan(s) du (des) chapitre(s), capacité(s) :

Travail à faire

Pour mercredi : MF3 ex 2 et 6

Pour jeudi : MF3 ex 5

Pour vendredi : MF3 ex 7

Travaux dirigés

TD MF4

Correction

Programme de colles de la semaine 11 du 25/11 au 29/11

– Mécanique des fluides 1 :Cinématique des fluides (cours et exercices) → MF1_plan

– Mécanique des fluides 2 : Dynamique des fluides réels (cours et exercices) → MF2_plan

– Mécanique des fluides 3 : Dynamique des fluides en écoulement parfait (uniquement jusqu’au paragraphe III inclus : cours et exercices simples d’application directe ; les applications et exemples n’ont pas encore été traités en cours) → MF3_plan

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

• Donner l’expression de (v.grad)v, rot(v) du laplacien scalaire / vectoriel en coordonnées cartésiennes ; procéder au calcul sur un exemple de champ des vitesses
• Établir l’équation locale de conservation de la masse
• Capacité 2.(b) du chapitre MF2
• Définir le nombre de Reynolds, l’évaluer sur un exemple, et caractériser l’écoulement
• Démontrer le théorème de Bernoulli (version écoulement irrotationnel ou non)

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre MF3, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 3 et 4

– Pour mercredi 27/11 : MF3 ex 2 et 6

Travaux pratiques

TP Analyse numérique d’un signal périodique

Cours

Mécanique des fluides 2 Dynamique des fluides réels (→ fin)

Mécanique des fluides 3 : Dynamique des fluides en écoulement parfait (→ III)

Pour compléter le chapitre :

Travail à faire

Pour mercredi : MF2 finir ex 5 ,faire ex 1 et ex 4

Pour jeudi : MF2 ex 2 et 6

Pour vendredi : MF2 ex 3 et 7

Travaux dirigés

TD MF3

Correction

Programme de colles de la semaine 10 du 18/11 au 22/11

– Statique des fluides : révisions de PCSI (cours et exercices)

– Mécanique des fluides 1 : Cinématique des fluides (cours et exercices) → MF1_plan

– Mécanique des fluides 2 :Dynamique des fluides réels (uniquement jusqu’au paragraphe II inclus ; cours et éventuellement exercice d’application directe) → MF2_plan

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

• Exprimer l’évolution de la pression avec l’altitude P=P(z) dans le cas du modèle de l’atmosphère isotherme.
• Établir l’expression de la dérivée particulaire de la masse volumique
• Donner l’expression de (v.grad)v, rot(v), laplacien scalaire / vectoriel en coordonnées cartésiennes ; procéder au calcul sur un exemple de champ des vitesses
• Établir l’équation locale de conservation de la masse
• Capacité 2.(b) du chapitre MF2

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre MF2, les exercices de base à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 5, 1 et 4 (à travailler avec la correction)

– pour les révisions de statique des fluides vous pouvez vous entraîner sur des exercices / problèmes de la fiche suivante : MF0_ex (correction : MF0_ex_cor et MF0_pb2_cor)

– Pour mercredi 20/11 : MF2 finir ex 5 ,faire ex 1 et ex 4

Travaux pratiques

TP Modulation / démodulation d’amplitude

Cours

Mécanique des fluides 1 : Cinématique des fluides (→ fin)

Mécanique des fluides 2 : Dynamique des fluides réels (→ II)

Pour compléter le chapitre :

Travail à faire

Pour mercredi : MF1 ex 1, finir l’ex 4 et ex 6

Pour jeudi : MF1 ex 2 et 3 à finir, ex 5 et 7

Pour vendredi : MF1 ex 9 et 10

Travaux dirigés

TD MF2

Programme de colles de la semaine 9 du 11/11 au 15/11

– Thermodynamique 4 : Rayonnement thermique (cours et exercices) → T4_plan

– Statique des fluides : révisions de PCSI (cours et exercices)

– Mécanique des fluides 1 : Cinématique des fluides (cours seulement, jusqu’au paragraphe IV/2. inclus) → MF1_plan

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

• Donner la définition d’un corps noir et expliquer qualitativement le principe de l’effet de serre.
• Exprimer l’évolution de la pression avec l’altitude P=P(z) dans le cas du modèle de l’atmosphère isotherme.
• Établir l’expression de la dérivée particulaire de la masse volumique
• Donner l’expression de (v.grad)v en coordonnées cartésiennes ; procéder au calcul sur un exemple de champ des vitesses
• Établir l’équation locale de conservation de la masse

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre MF1, les exercices de base à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1, 2, 3 et 4 (à travailler avec la correction)

– pour les révisions de statique des fluides vous pouvez vous entraîner sur des exercices / problèmes de la fiche suivante : MF0_ex (correction : MF0_ex_cor et MF0_pb2_cor)

– Pour mercredi 13/11 : MF1 ex 1, finir l’ex 4 et ex 6

Travaux pratiques

TP Modulation / démodulation d’amplitude

Cours

Mécanique des fluides 1 : Cinématique des fluides (→ IV.2)

Pour compléter le chapitre :

– Superbe vidéo (4 min) de Dianna Cowern (alias Physics Girl), qui a étudié au prestigieux Massachussetts Institute of Technology, et qui partage désormais sa passion de la physique sur Youtube notamment (utiliser les sous-titres en anglais si besoin) :

Travail à faire

Pour mercredi :

Pour jeudi : T3 ex 4

Pour vendredi : T3 ex 6 et T4 ex 4

Travaux dirigés

TD MF1