Catégorie : Physique PC 2020-2021

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

______

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

______

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

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

______

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

______

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

Programme de colles de la semaine 18 du 25/01 au 29/01

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

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

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

______

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

• 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.
• O5 – Définir : le montage de Fraunhofer pour l’étude d’un objet diffractant (une phrase + schéma) ; le plan de Fourier ; la notion de fréquence spatiale. Donner la relation entre fréquence spatiale de l’objet diffractant et l’angle de diffraction associé. A.N. éventuellement
• O5 – Réseau unidimensionnel sinusoïdal dans les conditions de Fraunhofer : décrire les observations sur l’écran. Interpréter qualitativement à l’aide d’un schéma et d’une explication sans calcul (Ce qui est attendu : la mise en évidence de trois ondes planes, l’une associée à la valeur moyenne (fréquence spatiale sigma nulle) et les deux autres à la périodicité spatiale a du coefficient de transmission du réseau ; les vecteurs d’onde de ces ondes faisant des angles avec l’axe optique selon la relation générale sin(theta_n)=lambda*sigma_n valable pour un coef de transmission périodique)
• O5 – Expliquer à l’aide de schéma(s) le principe du filtrage optique (détramage / strioscopie)
• 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.

______

A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre EM, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1, 2, 3 et 5. Pour mercredi 27/01 : EM1 : lire et comprendre l’approche documentaire sur l’effet Hall (refaire les calculs par exemple), et faire l’exercice 3 du TD.

Travaux pratiques

Pas de TP de physique cette semaine

Cours

Électromagnétisme 1 : Sources du champ magnétique (→ fin)

Électromagnétisme 2 : Électrostatique (→ I)

Pour compléter les chapitres :

– particules élémentaires et interactions fondamentales (à partir de 2:05) :

 

Travail à faire

Pour mercredi : O4 ex 5 et pb n°2 ; O5 ex 1 et 2

Pour jeudi : O5 ex 3 et 4

Pour vendredi : O5 ex 5 et 6

Travaux dirigés

TD EM1

Programme de colles de la semaine 17 du 18/01 au 22/01

– 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

– Optique 5 : Notions sur la diffraction (cours seulement) → O5_plan

______

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.
• O5 – Définir : le montage de Fraunhofer pour l’étude d’un objet diffractant (une phrase + schéma) ; le plan de Fourier ; la notion de fréquence spatiale. Donner la relation entre fréquence spatiale de l’objet diffractant et l’angle de diffraction associé. A.N. éventuellement
• O5 – Réseau unidimensionnel sinusoïdal dans les conditions de Fraunhofer : décrire les observations sur l’écran. Interpréter qualitativement à l’aide d’un schéma et d’une explication sans calcul (Ce qui est attendu : la mise en évidence de trois ondes planes, l’une associée à la valeur moyenne (fréquence spatiale sigma nulle) et les deux autres à la périodicité spatiale a du coefficient de transmission du réseau ; les vecteurs d’onde de ces ondes faisant des angles avec l’axe optique selon la relation générale sin(theta_n)=lambda*sigma_n valable pour un coef de transmission périodique)
• O5 – Expliquer à l’aide de schéma(s) le principe du filtrage optique (détramage / strioscopie)

______

A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre O3, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1 à 6. Pour mercredi 20/01 : O4 faire l’exercice 5 et le pb n°2 ; O5 ex 1 et 2.

Travaux pratiques

TP lunette astronomique

Cours

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

Optique 5 : Notions sur la diffraction (→ fin)

Pour compléter les chapitres :

– décomposition d’un signal en créneaux en série de Fourier :

– Images issues d’un montage de strioscopie (avec un miroir parabolique), vidéos de Derek Muller (Veritasium)

 

Travail à faire

Pour mercredi : O3 ex 5 et 6

Pour jeudi : O3 ex 7 et 8

Pour vendredi : O4 ex 1 et 2

Travaux dirigés

TD O4, début TD O5

Programme de colles de la semaine 16 du 11/01 au 15/01

– 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

– Optique 4 : L’interféromètre de Michelson (cours seulement, une seule question possible, voir ci-dessous) → O4_plan

______

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.
• 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.

______

A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre O3, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1 à 5. Pour mercredi 13/01 : finir l’exercice 5, faire le 6.

Travaux pratiques

Pas de TP de physique cette semaine

Cours

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

Optique 4 : L’interféromètre de Michelson (→ II.2)

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

– 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/

Travail à faire

Pour mercredi : O2 ex 6

Pour jeudi : O3 ex 2 et 3

Pour vendredi : O3 ex 1

Travaux dirigés

TD O3

– DM de TP à rendre le 5/01/21

– DM de physique à rendre le 12/01/21

– DM d’informatique 3/2 à rendre le 15/02/21 : Questions II.B.2.j à II.B.2.j.(viii) incluse. S’aider de la correction. Poser des questions dans la copie sur les points difficiles si besoin.

– DM d’informatique 5/2 à rendre le 15/02/21 : sujet de PSI, seulement la partie II. S’aider de la correction. Poser des questions dans la copie sur les points difficiles si besoin.

– Conseil pour les 5/2 : faites des annales ! (cf suggestions de la feuille distribuée)

Programme de colles de la semaine 15 du 04/01 au 08/01

– 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

______

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.

______

A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre O2, les exercices à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1 à 6 (s’aider de la correction si besoin) ; pour approfondir : ex 7 et 8

– Pour la rentrée de janvier, ne pas oublier : DM de physique, DM d’informatique, DM de TP

– 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 (→ II.1)

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 : O1 ex 7 et 8

Pour jeudi : O2 ex 2 et 3

Pour vendredi :

Travaux dirigés

TD O2

Semaine 14 du 14/12 au 18/12 : pas de colles

A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre O1, les exercices à savoir faire pour cette semaine de pas colles sont : ex 1 à 6

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

– Pour mercredi 16/12 : O1 ex 7 et 8

Travaux pratiques

Pas de TP de physique cette semaine

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) :

 

Travail à faire

Pour mercredi :

Pour jeudi : O1 ex 2 et 5

Pour vendredi : O1 ex 1 et 6

Travaux dirigés

TD O1