Catégorie : Physique PC 2022-2023

– Chapitre M2

– Chapitre SN1

– Toute la thermodynamique de première année

– Chapitres T1 et T2

Programme de colles de la semaine 7 du 10/10 au 14/10

– 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 (en cours seulement, sur les questions ci-dessous uniquement) → T3_plan

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Suggestions de questions de cours :

• T1 : Démontrer le premier principe industriel (doit être fait en moins de 15 min, dans l’idéal : 10 min)
• T1 : Démontrer le deuxième principe industriel (en commençant par préciser les hypothèses).
• T1 : Écrire le PPI pour les organes « classiques » d’une installation industrielle ou domestique (compresseur, turbine, détendeur, évaporateur, condenseur) en précisant les hypothèses courantes permettant de le simplifier. Indiquer le signe de wu et q quand ils apparaissent.
• T2 : Donner le périmètre d’un cercle, la surface d’un disque, la surface latérale d’un cylindre, le volume d’un cylindre plein, le volume d’un cylindre creux d’épaisseur dr, la surface d’une sphère, le volume d’une boule pleine, le volume d’une boule creuse d’épaisseur dr.
• T2 : Établir un bilan local de particules (équation de conservation de la matière) à 1D, en géométrie cartésienne, cylindrique ou sphérique, avec ou sans terme source.
• T2 : Établir l’équation de diffusion de particules à 1D, en géométrie cartésienne, avec ou sans terme source. On commencera par établir le bilan local.
• T2 : Écrire l’équation de diffusion de particules et l’analyser en ODG pour relier les échelles caractéristiques spatiales et temporelles. Donner l’ODG du coefficient de diffusion pour un gaz et proposer une AN.
• T2 : Exposer le modèle de la marche au hasard à 1D, et démontrer qu’il conduit à une équation de diffusion dans le cadre de l’approximation des milieux continus.
• T3 : Établir un bilan local d’énergie (à l’aide du premier principe) à 1D, en géométrie cartésienne, cylindrique ou sphérique, avec ou sans terme source.
• T3 : Établir l’équation de la diffusion thermique à 1D, en géométrie cartésienne, avec ou sans terme source. On commencera par établir le bilan local.
• T3 : Donner les ODG des conductivités thermiques de l’acier, de l’eau, du béton, de l’air.

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A l’attention des étudiants :

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

– pour le mercredi 12/10, T2 ex 4 et 6

Travaux pratiques

Pas de TP de physique cette semaine

Cours

Thermodynamique 2 : Diffusion de particules (→ fin)

Thermodynamique 3 : Diffusion thermique (→ II.3)

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 : Cycle de Rankine et T1 finir ex 6

Pour jeudi : T2 ex 1 et 3

Pour vendredi : T2 finir ex 5

Travaux dirigés

TD T2

Programme de colles de la semaine 6 du 04/10 au 08/10

– Thermodynamique 0 : révisions de tout le programme de 1ère année (en cours : voir par ex ci-dessous ; en exercice seulement sur le chapitre « Machines thermiques cycliques dithermes »).

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

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

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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) // Définir le rendement ou l’efficacité d’une machine thermique et démontrer le théorème de Carnot…
  
• T1 : Démontrer le premier principe industriel (doit être fait en moins de 15 min, dans l’idéal : 10 min)
• T1 : Démontrer le deuxième principe industriel (en commençant par préciser les hypothèses).
• T1 : Écrire le PPI pour les organes « classiques » d’une installation industrielle ou domestique (compresseur, turbine, détendeur, évaporateur, condenseur) en précisant les hypothèses courantes permettant de le simplifier. Indiquer le signe de wu et q quand ils apparaissent.
• T2 : Donner le périmètre d’un cercle, la surface d’un disque, la surface latérale d’un cylindre, le volume d’un cylindre plein, le volume d’un cylindre creux d’épaisseur dr, la surface d’une sphère, le volume d’une boule pleine, le volume d’une boule creuse d’épaisseur dr.
• T2 : Établir un bilan local de particules (équation de conservation de la matière) à 1D, en géométrie cartésienne, sans terme source, puis avec terme source.
• T2 : (*) Établir un bilan local de particules (équation de conservation de la matière) à 1D, en géométrie cylindrique, sans terme source.
• T2 : Établir l’équation de diffusion de particules à 1D, en géométrie cartésienne, sans terme source (en moins de 15 min, 10 min dans l’idéal). On commencera par établir le bilan local.
• T2 : Écrire l’équation de diffusion de particules et l’analyser en ODG pour relier les échelles caractéristiques spatiales et temporelles. Donner l’ODG du coefficient de diffusion pour un gaz et proposer une AN.

(*) : pour les élèves à l’aise en physique cette semaine. Attention : ce sera exigible la semaine d’après.

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A l’attention des étudiants :

– Pour mercredi 5/10 : T1 lire et comprendre l’étude du circuit d’eau d’une centrale électrique (cycle de Rankine) ; T1 finir l’ex 6

Travaux pratiques

TP Oscillateur à pont de Wien

Cours

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

Thermodynamique 2 : Diffusion de particules (→ III.2)

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 : révisions thermo

Pour jeudi : T1 ex 2 et 4

Pour vendredi : T1 finir ex 6

Travaux dirigés

TD T1

Programme de colles de la semaine 5 du 26/09 au 30/10

– Mécanique 2 : Dynamique dans un référentiel non galiléen (exercices) → M2_plan

– Thermodynamique 0 : révisions de tout le programme de 1ère année (en cours : voir par ex ci-dessous ; en exercice seulement sur le chapitre « Machines thermiques cycliques dithermes »).

– Thermodynamique 1 : Systèmes ouverts en régime stationnaire jusqu’au paragraphe VI/ 1. (en cours seulement, sur les questions ci-dessous uniquement) → T1_plan

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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) // Définir le rendement ou l’efficacité d’une machine thermique et démontrer le théorème de Carnot…
• T1 : Démontrer le premier principe industriel (en commençant par préciser les hypothèses).
• T1 : Démontrer le deuxième principe industriel (en commençant par préciser les hypothèses).
• T1 : Écrire le PPI pour les organes « classiques » d’une installation industrielle ou domestique (compresseur, turbine, détendeur, évaporateur, condenseur) en précisant les hypothèses courantes permettant de le simplifier. Indiquer le signe de wu et q quand ils apparaissent.

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A l’attention des étudiants :

– correction de l’exercice du doc. 25 du chap. T1 : T1_doc25_cor

– pour s’entraîner à faire une rédaction rapide de la démo du PPI (15 à 20 minutes max pour cette semaine) : utiliser la vidéo d’E-learning physique dans la partie cours ci-dessous.

Travaux pratiques

TP Oscillateur à pont de Wien

Cours

Simulation numérique 1 : résolution numérique d’équations différentielles (→ fin)

Thermodynamique 1 : Systèmes ouverts en régime stationnaire (→ VI.1)

Pour compléter le cours :

– Principe de fonctionnement d’une centrale nucléaire (source : EDF) :

– Démonstration « rapide » du premier principe industriel (de 5:24 à 13:10) :

Travail à faire

Pour mercredi : M2 ex 4 et 6

Pour jeudi : M2 ex 7

Pour vendredi : lire, compléter, apprendre T1 paragraphes I à IV, à continuer ce weekend

Travaux dirigés

TD M2 fin

Programme de colles de la semaine 4 du 19/09 au 23/09

– électrocinétique : chapitre filtrage (exercices)

– tout le programme de mécanique de PCSI (cours et exercices)

– Mécanique 1 : Changements de référentiel en mécanique newtonienne (cours et exercices) → M1_plan

– Mécanique 2 : Dynamique dans un référentiel non galiléen (cours et exercices) → M2_plan

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

• M1 : Citer la loi de composition des vitesses et des accélérations pour un référentiel en translation par rapport à un autre. Préciser les expressions de la vitesse et de l’accélération d’entraînement.
• M1 : Citer la loi de composition des vitesses et des accélérations pour un référentiel en rotation uniforme autour d’un axe fixe par rapport à un autre. Préciser les expressions de la vitesse et de l’accélération d’entraînement.
• M2 : Sous la forme d’un tableau, récapituler les expressions de l’accélération d’entraînement, de l’accélération de Coriolis, de la force d’inertie d’entraînement et de la force d’inertie de Coriolis dans le cas d’une translation ou dans le cas d’une rotation uniforme.
• M2 : Citer le PFD, TMC, TPC et TEC dans un référentiel non galiléen.
• Donner la relation entre champ de pesanteur, champ gravitationnel, et champ d’inertie axifuge. Illustrer la situation dans le cas de la Terre avec trois schémas (pôle nord, équateur, latitude quelconque).

Travaux pratiques

TP conception d’un filtre

Cours

Mécanique 2 : Dynamique dans un référentiel non galiléen (fin)

Pour compléter le cours :

Travail à faire

Pour mercredi : M1 ex 7, M0 ex 10 (pb n°2)

Pour jeudi : M1 pb, M2 ex 2

Pour vendredi : M2 finir ex 5, ex 6

Travaux dirigés

TD M2

– Electrocinétique : chapitre « filtrage » de première année

– Toute la mécanique de première année

– Chapitres M1 et M2

Programme de colles de la semaine 3 du 12/09 au 16/09

– électrocinétique : chapitre filtrage (exercices)

– tout le programme de mécanique de PCSI (cours et exercices)

– Mécanique 1 : Changements de référentiel en mécanique newtonienne (cours et exercices) → M1_plan

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

• M1 : Citer le loi de composition des vitesses et des accélérations pour un référentiel en translation par rapport à un autre. Préciser les expressions de la vitesse et de l’accélération d’entraînement.
• M1 : Citer le loi de composition des vitesses et des accélérations pour un référentiel en rotation uniforme autour d’un axe fixe par rapport à un autre. Préciser les expressions de la vitesse et de l’accélération d’entraînement.

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A l’attention des étudiants :

– pour le chapitre M1, les exercices de base à savoir faire pour cette semaine de colles sont : ex 1, 2, 3, 4 et 6.

Pour mercredi 14/09 : M0 ex 10 (et pb n°2 si vous avez le temps) ; M1 ex 7

Travaux pratiques

TP Conception d’un filtre

Cours

Mécanique 1 : Changements de référentiel en mécanique newtonienne (fin)

Mécanique 2 : Dynamique dans un référentiel non galiléen (→ II.3)

Pour compléter le cours :

Travail à faire

Pour mercredi : lire et compléter les notes et docs de M0 ; M0 ex 1, 2, 3

Pour jeudi : M0 ex 4 et 9

Pour vendredi: M1 finir ex 4 , 6  et 7

Travaux dirigés

TD M1