Catégorie : Physique PC 2020-2021

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

Semaine 19 : du 01/02 au 05/02

Programme de colles de la semaine 20 du 08/03 au 12/03

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

Électromagnétisme 2 : Électrostatique (cours et exercices) → EM2_plan

Électromagnétisme 3 : Magnétostatique (seulement deux questions de cours possibles, voir ci-dessous) → 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.
  • 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 : 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

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A l’attention des étudiants :

– pour mercredi 10/02 :

Travaux pratiques

Pas de TP de physique cette semaine

Cours

Électromagnétisme 2 : Électrostatique (→ fin)

Électromagnétisme 3 : Magnétostatique (→ III.1)

Travail à faire

Pour mercredi : EM2 finir ex 3 et 8

Pour jeudi : EM2 suite ex 1 et 2

Pour vendredi :

Travaux dirigés

TD EM2 suite

Semaine 18 : du 25/01 au 29/01

Programme de colles de la semaine 19 du 01/02 au 05/02

Optique 5 : Notions sur la diffraction (exercices) → O5_plan

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

Électromagnétisme 2 : Électrostatique (cours et exercices, MAIS uniquement sur les paragraphes I à IV inclus) → EM2_plan

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

  • EM1 – Établir l’équation de conservation de la charge (à 1D, en géométrie cartésienne)
  • EM1 – Modèle de Drude : citer les hypothèses et démontrer, à partir du modèle, la loi d’Ohm locale. Donner un critère de validité du modèle : 1/ en régime variable et 2/ en présence d’un champ magnétique
  • EM2 : Citer les équations postulats de l’électrostatique (forme locale et intégrale)
  • EM2 : 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

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre EM2, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1 (questions 1 à 6), 4, 6 et 8

– pour mercredi 3/02 : EM2 finir ex 6, faire ex 3 et 8 en s’aidant de la correction

Travaux pratiques

TP Fentes d’Young et réseaux

Cours

Électromagnétisme 2 : Électrostatique (→ V)

Travail à faire

Pour mercredi : EM1 effet Hall

Pour jeudi : EM1 ex 6

Pour vendredi : EM2 questions du doc 3

Travaux dirigés

TD EM2