Catégorie : Physique PC 2020-2021

Programme de colles de la semaine 13 du 07/12 au 11/12

– 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 exercices) → MF4_plan

– Optique 0 : révisions du programme d’optique géométrique de première année (cours uniquement pour cette semaine, voir par exemple les 3 questions ci-dessous)

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

• MF2 : Capacité 2.(b) du chapitre MF2
• MF2 : Définir le nombre de Reynolds, l’évaluer sur un exemple, et caractériser l’écoulement
• 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

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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

– Pour mercredi 09/12 : MF4 ex 3

– 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) :

Travail à faire

Pour mercredi : remplir bilan DS

Pour jeudi : MF4 ex 1

Pour vendredi : MF4 ex 2

Travaux dirigés

TD MF4

– chapitre T4

– révisions de statique des fluides de première année

– chapitres MF1, MF2, MF3

Programme de colles de la semaine 12 du 30/11 au 04/12

– 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 (cours et exercices) → MF3_plan

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

• MF1 : Établir l’expression de la dérivée particulaire de la masse volumique ρ.
• MF1 : En coordonnées cartésiennes, donner l’expression de grad(φ), div(v), rot(v), (v.grad)ρ, (v.grad)v en coordonnées cartésiennes (où v est le champ – vectoriel – de vitesse). Préciser quels champs sont scalaires et quels champs sont vectoriels.
• MF1 : Établir l’équation locale de conservation de la masse à 1D, en géométrie cartésienne.
• MF2 : Capacité 2.(b) du chapitre MF2
• MF2 : Définir le nombre de Reynolds, l’évaluer sur un exemple, et caractériser l’écoulement
• MF3 : 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 1, 2 , 3 et 4

– Pour mercredi 02/12 : MF3 ex 5 et 6

Travaux pratiques

Pas de TP de physique cette semaine

Cours

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

Mécanique des fluides 4 : Bilans macroscopiques (→ II)

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 :

Travail à faire

Pour mercredi : MF1 ex 9 et MF2 ex 5

Pour jeudi : MF2 ex 6

Pour vendredi : MF2 ex 4 et MF3 ex 3

Travaux dirigés

TD MF3

Programme de colles de la semaine 11 du 23/11 au 27/11

– 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 (cours et exercices) → MF2_plan

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

• SF : Exprimer l’évolution de la pression avec l’altitude P=P(z) dans le cas du modèle de l’atmosphère isotherme.
• MF1 : Établir l’expression de la dérivée particulaire de la masse volumique ρ.
  
• MF1 : En coordonnées cartésiennes, donner l’expression de grad(φ), div(v), rot(v), (v.grad)ρ, (v.grad)v en coordonnées cartésiennes (où v est le champ – vectoriel – de vitesse). Préciser quels champs sont scalaires et quels champs sont vectoriels.
  
• MF1 : Établir l’équation locale de conservation de la masse à 1D, en géométrie cartésienne.
• MF2 : Capacité 2.(b) du chapitre MF2
• MF2 : Définir le nombre de Reynolds, l’évaluer sur un exemple, et caractériser l’écoulement

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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 1, 2, et 3.

– 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 25/11 : MF1 ex 9 et MF2 ex 5.

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 (→ I)

Pour compléter le chapitre :

Travail à faire

Pour mercredi : MF1 ex 4, 6 et 8

Pour jeudi : MF1 lire la fin du cours avec simulation Python et répondre aux questions

Pour vendredi : MF1 ex 7 et 10

Travaux dirigés

TD MF2

Programme de colles de la semaine 10 du 16/11 au 20/11

– 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 et exercices, tout sauf § V et VI) → MF1_plan

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

• T4 : Donner la définition d’un corps noir et expliquer qualitativement le principe de l’effet de serre.
• SF : Exprimer l’évolution de la pression avec l’altitude P=P(z) dans le cas du modèle de l’atmosphère isotherme.
• MF1 : Établir l’expression de la dérivée particulaire de la masse volumique ρ.
  
• MF1 : En coordonnées cartésiennes, donner l’expression de grad(φ), div(v), rot(v), (v.grad)ρ, (v.grad)v en coordonnées cartésiennes (où v est le champ – vectoriel – de vitesse). Préciser quels champs sont scalaires et quels champs sont vectoriels.
  
• MF1 : Établir l’équation locale de conservation de la masse à 1D, en géométrie cartésienne.

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre T4, les exercices de base à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1, 2, 3 et 5

– 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 jeudi 14/11 : T4 ex 4, 6 et 8.

Travaux pratiques

Pas de TP de physique cette semaine

Cours

Mécanique des fluides 1 : Cinématique des fluides (→ V.1)

Pour compléter le chapitre :

– Sur l’interprétation du rotationnel (à partir de 4:30) :

– sur le phénomène de cavitation dont nous avons parlé en classe (attention : il ne s’agit pas de bulles de « vide », mais de bulles d’eau à l’état gaz) :

Travail à faire

Pour mercredi : férié

Pour jeudi : T4 reprendre fin ex 4 si besoin, faire l’ex 1. Facultatif : ex 5

Pour vendredi : MF1 ex 1 et 2

Travaux dirigés

TD MF1

Programme de colles de la semaine 9 du 09/11 au 13/11

– Thermodynamique 3 : Diffusion thermique (cours et exercices) → T3_plan

– 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 (chapitre non terminé, cours seulement sur deux questions de cours possibles, voir ci-dessous) → MF1_plan

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

• T3 : Établir l’équation de diffusion thermique à 1D, en géométrie cartésienne, sans terme source.
• T4 : Donner la définition d’un corps noir et expliquer qualitativement le principe de l’effet de serre.
• SF : Exprimer l’évolution de la pression avec l’altitude P=P(z) dans le cas du modèle de l’atmosphère isotherme.
• MF1 : Établir l’expression de la dérivée particulaire de la masse volumique
• MF1 : Donner l’expression de (v.grad)v en coordonnées cartésiennes ; procéder au calcul sur un exemple de champ des vitesses

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre T4, les exercices de base à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 2, 3 et 4

– 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 jeudi 14/11 : T4 reprendre fin ex 4 si besoin, faire l’ex 1. Facultatif : ex 5.

Travaux pratiques

TP Modulation / démodulation d’amplitude

Cours

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

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 : T3 ex 5 et 6

Pour jeudi : T3 pb n°1

Pour vendredi : T4 ex 2 et 3

Travaux dirigés

TD T4

Programme du DS : chapitres M3, T1, T2, T3 et statique des fluides (révisions de PCSI)

Suggestions de travail à effectuer (remarque : vous ne pourrez pas tout faire, ciblez vos besoins prioritaires, puis planifiez votre travail) :

– Reprendre les cours : revoir les points non compris / difficiles ; relire ses fiches / rédiger les fiches manquantes.

– Refaire quelques exercices ciblés pour les chapitres qui posent problème en priorité. Aborder éventuellement des exercices un peu plus difficiles ou des résolutions de problème en autonomie, en s’aidant de la correction.

– reprendre les devoirs surveillés : refaire les questions non réussies et faire les questions non abordées.

– en prévision de la suite du cours de 2ème année, réviser les parties suivantes du programme de 1ère année : statique des fluides (en priorité, voir exercices d’entraînement dans le cahier de texte de la semaine 7) et optique (seulement si le temps vous le permet).

– faire le DM de physique (à rendre le mardi 3/11) : « normal » commun à tout le monde ; « difficile » (facultatif) en plus du normal.

– faire le DM de physique modélisation (à rendre le vendredi 6/11) : 3/2 → ne rédiger uniquement que la partie II jusqu’à la question II.B.2.i incluse ; 5/2 volontaires → rédiger le maximum du sujet.

Programme de colles de la semaine 8 du 02/11 au 06/11

– Thermodynamique 2 : Diffusion de particules (cours et exercices) → T2_plan

– Thermodynamique 3 : Diffusion thermique (cours et exercices) → T3_plan

– Thermodynamique 4 : Rayonnement thermique (chapitre non terminé, une seule question de cours possible, voir ci-dessous) → T4_plan

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

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A l’attention des interrogateurs : attention, pour T2 et T3, nous n’avons pas encore corrigé d’exercices en géométrie cylindrique ou sphérique. Vous pouvez en donner, mais en guidant les étudiant(e)s et en étant indulgent 🙂 // suggestions de questions de cours :

• T2 : Établir l’équation de diffusion de particules à 1D, en géométrie cartésienne, sans terme source (en moins de 15 min, 8 min dans l’idéal).
• T2 : Écrire l’équation de diffusion de particules (1D, géométrie cartésienne, sans terme source) et l’analyser en ODG pour relier les échelles caractéristiques spatiales et temporelles. AN.
• T3 : Établir l’équation de diffusion thermique à 1D, en géométrie cartésienne, sans terme source (en moins de 15 min, 8 min dans l’idéal).
• T4 : Donner la définition d’un corps noir et faire une application numérique sur la loi de Stéfan ou Wien (la loi étant fournie).
• SF : Exprimer l’évolution de la pression avec l’altitude P=P(z) dans le cas du modèle de l’atmosphère isotherme.

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre T3, les exercices de base à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1, 2, 3 et 4.

– 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 04/11 : T3 ex 5 et 6

Travaux pratiques

Pas de TP de physique cette semaine

Cours

Thermodynamique 3 :Diffusion thermique (→ fin)

Thermodynamique 4 : Rayonnement thermique (→ I.)

Pour compléter le chapitre :

– Rapport spécial du GIEC d’octobre 2018 : résumé à l’attention des décideurs politiques : sr15_spm_final

– Rapport spécial du GIEC de septembre 2019 (océan et cryosphère) : résumé à l’attention des décideurs politiques : ici

– vidéo de la chaîne Science étonnante (David Louapre) sur le réchauffement climatique (2015, 17 min) :

– si vous avez le temps, consultez les écrits / conférences vidéo très instructifs(ives) de Jean-Marc Jancovici (enseignant à Mines-Paritech, ingénieur consultant en énergie / climat) notamment sur les liens énergie / climat / économie :

https://jancovici.com/

Travail à faire

Pour mercredi : T2 ex 5 et 6

Pour jeudi : T3 : T2 ex 7

Pour vendredi : T3 ex 1, 2 et 3

Travaux dirigés

TD T3

Programme de colles de la semaine 7 du 12/10 au 16/10

– Thermodynamique 0 : révisions de tout le programme de 1ère année (exercices)

– Thermodynamique 1 : Systèmes ouverts en régime stationnaire (cours et exercices) → T1_plan

– Thermodynamique 2 : Diffusion de particules (cours et exercices) → T2_plan

– Thermodynamique 3 : Diffusion thermique (chapitre non terminé, une seule question de cours possible, voir ci-dessous) → T3_plan

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

• T1 : Démontrer le premier principe industriel (doit être fait en moins de 15 min, dans l’idéal : 10 min)
• T2 : Établir l’équation de diffusion de particules à 1D, en géométrie cartésienne, sans terme source (en moins de 15 min, 8 min dans l’idéal).
• T2 : Écrire l’équation de diffusion de particules (1D, géométrie cartésienne, sans terme source) et l’analyser en ODG pour relier les échelles caractéristiques spatiales et temporelles. AN.
• T3 : Établir le bilan local d’énergie qui relie les dérivées partielles de T et de jQ (à 1D, en géométrie cartésienne, sans terme source)

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre T2, bien travailler les exercices 5 et 6

Travaux pratiques

TP Mesure d’une vitesse par décalage Doppler

Cours

Thermodynamique 2 : Diffusion de particules (→ fin)

Thermodynamique 3 : Diffusion thermique (début)

Pour un point de vue différent et une compréhension plus profonde des équations différentielles et équations aux dérivées partielles, voir l’excellente série de vidéos de « 3blue1brown » sur le sujet (DE1, DE2, DE3…).

La deuxième se focalise sur l’équation de diffusion thermique et explique notamment pourquoi celle-ci fait apparaître une dérivée spatiale seconde ! (de 3:31 à 13:16)

La troisième s’intéresse aux solutions :

Travail à faire

Pour mercredi : T1 ex 6

Pour jeudi : T2 ex 1 et ex 2 questions 1 et 3

Pour vendredi : préparer CC, T2 ex 2 question 4 et ex 5

Travaux dirigés

TD T2

Programme de colles de la semaine 6 du 05/10 au 09/10

– Mécanique 3 : Fonctionnement d’un véhicule à roues (exercices) → M3_plan

– Thermodynamique 0 : révisions de tout le programme de 1ère année (cours et exercices).

– Thermodynamique 1 : Systèmes ouverts en régime stationnaire (cours et exercices) → T1_plan

– Thermodynamique 2 : Diffusion de particules (en cours seulement, sur la question ci-dessous uniquement) → T2_plan

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

• T0 : (exemples) énoncer les principes de la thermodynamique (pour une transformation infinitésimale ou finie) // loi des GP + AN // Lois de Laplace (avec les hypothèses ; en citer une et démontrer les autres) // …
• T1 : Démontrer le premier principe industriel (doit être fait en moins de 20 min, dans l’idéal : 10 min)
• T2 : Établir l’équation de diffusion de particules à 1D, sans terme source.

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre T1, les exercices de base à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1, 2, 3, 4 et 5. Pour mercredi 7/10 : lire et comprendre l’étude du circuit d’eau d’une centrale électrique (cycle de Rankine) ; et faire l’exercice 6 du TD T1 (à rédiger sur une copie).

– pour les révisions de thermodynamique entraînez-vous par exemple, en autonomie, sur les exercices suivants : T0_ex ; T0_ex_cor

Travaux pratiques

Pas de TP de physique cette semaine

Cours

Thermodynamique 1 : Systèmes ouverts en régime stationnaire (→ fin)

Thermodynamique 2 : Diffusion de particules (→ II)

Pour compléter le cours : Interprétation de l’opérateur divergence (de 0:0 à 4:32 ; mettre les sous-titres en anglais si besoin ) :

Travail à faire

Pour mercredi : T1 : lire et compléter le paragraphe IV

Pour jeudi : T1 : finir ex 3, faire le 4

Pour vendredi : M3 ex 5, T1 ex 5

Travaux dirigés

TD T1