physique-chimie
en prépa TSI
(programmes 2005, ce
cours n'est plus actualisé)
1)cahier
de textes 2013-2014
2)travaux
pratiques
3)quelques exercices
corrigés
sous réserves d'erreurs ou inexactitudes
sommaire
du cours :
introduction
électromagnétisme
formulaire
d'electromagnétisme
thermodynamique
optique
mécanique
thermochimie
oxydo-réduction
divers
chapitre
1 rappels et compléments de mathématiques
1) systèmes
de coordonnées
2) fonction d'une variable, dérivée, différentielles
3) développements
en série, développement limité
4) fonction
de deux variables,dérivée partielle
différentielles et coordonnées polaires
2) système d'unités
.grandeurs fondamentales.unités dérivées.
3) dimension
et homogénéité des formules
4) étude analogique.
analyse dimensionnelle
chapitre 3 intégrales de surface et de volume. circulation et flux
2) intégrale de volume, choix
de l'élément de volume. exemples des moments d'inertie.
3) calculs de circulations et
calculs de flux
chapitre
4 champ de scalaire, gradient
2) expression
du gradient dans différents systèmes de coordonnées
3) circulation
d'un gradient entre deux points champs à circulation conservative
gradient
et champ de pression voir le corrigé
chapitre
5 champs de vecteurs opérateurs divergence et rotationnel
6) exercices: divergence
et
rotationnel
électromagnétisme
retour
au début
chapitre
1 rappels et compléments d'électrocinétique
2) équation de conservation de
la charge pour une surface fermée fixe
3) loi d'Ohm locale,
conductivité , limites du modèle, ordres de grandeur
4) calculs de résistances et
de conductances dans les cas généraux
5) puissance cédée aux
charges, loi de Joule locale, exemple du conducteur compris
entre deux cylindres
6)
exercices
pour
aller plus loin
videos
sur la supraconductivité
chapitre
2 electrostatique capacité d'un système de deux conducteurs énergie volumique
2) le conducteur en équilibre;
influence
entre deux conducteurs
3) condensateurs, relation
entre résistance et capacité
4) energie d'un système de charges
et energie volumique électrostatique
5) exercices
voir
aussi ... animations
...tracé
lignes de champ
machine de Wimshurst: 1..2
les
supercondensateurs
chapitre
3 magnétostatique : champs B crées par des courants constants
2) exemples: spire, fil infini,
solénoïde,
bobines de Helmholtz
3) conservation du flux de
B;relation locale
4) circulation de B sur un
contour fermé; théorême d'Ampère;forme locale
5) potentiel vecteur A ,
équation de Poisson de la magnétostatique
6) tableau de comparaison de
l'électrostatique et de la magnétostatique
7) exercices
présentation
d'expériences
chapitre
4 applications et compléments
2)
3) moment magnétique.
4)exercices
chapitre 5 action d'un champ B sur un courant
2) effet Hall, principe, représentation
des champs
3) actions mécaniques
sur un circuit rectangulaire; moment magnétique
chapitre
6 phénomènes d'induction
2)cas d'un circuit
immobile dans un champ B variable, équation de Maxwell-Faraday
3)généralisation:
cas d'un circuit mobile dans B variable
4)
exercices
paradoxe de la
"boucle d'intérêt"
lien
hyperphysics
chapitre
7 énergie du champ électromagnétique
1)énergie de constitution
d'une distribution continue de charges ou de masses
2)énergie volumique magnétique; cas du solénoide long,
généralisation
3)énergie emmagasinée dans deux circuits en induction mutuelles
exercices
chapitre
8 équations de Maxwell
2) régimes
variables, équation de Maxwell-Ampère, problème de référentiel
caractère non absolu d'un intervalle de temps
3) relation
entre les composantes des champs de part et d'autre d'une interface
4) énergie
du champ électromagnétique, puissance échangée, vecteur
de Poynting
compléments
: équation vérifiées par les potentiels et énergie
électromagnétique
pour les plus curieux : transformation relativiste des coordonnées et des champs E et B
chapitre
9 phénomènes de propagation
1)généralités, équation de propagation
propagation
dans un coaxial
quelques
exemples d'ondes (animation)
animations
F.Vandenbrouck
mannequin d'étude des tuyaux sonores
chapitre 10 ondes
électromagnétiques
2) propagation du champ
électromagnétique dans une région sans charge ni courant
3) onde plane progressive monochromatique,
pulsation, vecteur d'onde, célérité de phase
4) état
de polarisation d'une onde plane progressive monochromatique
5) réflexion en incidence normale
sur un plan conducteur parfait, ondes stationnaires
6) coeff.
de réflexion et transmission en incidence normale
animations
sur la propagation et la polarisation(univ.Nantes)
chapitre 1 introduction à l'optique ondulatoire
2) surface d'onde, chemin
optique, relation avec la phase de l'onde
3) point objet, image,stigmatisme
rigoureux et approché
exercices
synthèse
des couleurs voir aussi l'image
spectre
continu et spectre de raies
chapitre
2 interférences non localisées de deux ondes monochromatiques cohérentes
2) expression de l'éclairement,
différence de marche, ordre, cohérence
3) dispositifs particuliers :déplacement de la source, interposition d'une lame,doublet du sodium
calcul tenant compte de la diffraction
animations
sur les interférences
simulations
université Le Mans
chapitre
3 exemple de dispositif à division d'amplitude : interféromètre de Michelson
2) utilisation en lame d'air,
localisation des franges, calcul du rayon des anneaux
3) utilisation en coin d'air,
localisation des franges, description de la figure d'interférence
page
images couleur
interféromètre
Virgo pour détecter les ondes gravitationnelles
chapitre
4 interférences à l'infini d'un grand nombre d'ondes : le réseau plan
2) cas d'une lumière polychromatique,
recouvrement des spectres
3) utilisation : principe du
spectrographe à réseau
calcul
tenant compte de la diffraction
2) lame mince à faces parallèles, interféromètre
de Perot-Fabry
3) interférences du "coin d'air"
4) anneaux de Newton,5) interféromètre de Michelson
6)principe d'une couche anti-reflet
2) interférences des fentes de Young tenant compte de la diffraction
3) réseau par transmission, calcul tenant compte de la diffraction
chapitre
1 énergie interne, enthalpie, entropie
2)enthalpie,
chaleur de réaction à pression constante
3)enthalpie de formation,
enthalpie de réaction standard, variation avec la température
4)entropie, second principe,
notion de potentiel thermodynamique (système isolé)
extrait des tables
thermodynamiques de grandeurs standard
exercice
loi de Van't Hoff
exercice:
calcul de l'enthalpie de formation de la vapeur d'eau
chapitre
2 fonction enthalpie libre G
2)signification physique pour
une transformation monotherme et monobare
2)enthalpie libre standard de
réaction, variation avec la température
3)relation de Vant'Hoff et
de Gibbs-Helmholtz exemples d'application
exemple:
calcul direct de G en fonction de l'avancement
exercices
chapitre
3 fonction énergie libre F
1)définition, signification physique
2) expression
pour un gaz parfait
chapitre
4 le potentiel chimique
2)expression des potentiels
chimiques et des activités dans différents cas
3)cas d'un système hétérogène
en équilibre physique
exercices
chapitre
5 l'équilibre chimique
2)fonction des activités loi
d'action de masse de Guldberg et Waage
3)lois
de déplacement des équilibres chimiques
4)paramètres intensifs
d'un équilibre chimique
exemple
NH3 avec Maple
formulaire
de thermochimie
exercices
chapitre
6 précipitation et complexation
2)équilibres de complexation,
exemples
exercice
corrigé: solubilité Cr(OH)2
chapitre
7 diagrammes d'Ellingham
application
: grillage et pyrométallurgie exemple du zinc
oxydo-réduction
retour
au début
diagrammes
potentiel-pH
2)application : corrosion électrochimique
certains diagrammes sont extraits du logiciel THERMOPTIM (Roger
Gicquel Ecole de Mines de Paris)
chapitre 1changement d'état d'un corps pur
2)diagramme P,T , relation de
Clapeyron, surfaces d'état P,V,T
3)équilibre liquide-vapeur,
isothermes d'Andrews, variations des fonctions d'état
4)diagrammes P-V, T-S
schemas
et diagrammes
exemples
THERMOPTIM
appareil
pour étude des isothermes de SF6
chapitre
2 cycles industriels; machines thermiques
1) fluides en écoulement permanent; bilan d'énergie
2) machines thermiques :
3) rappel-inégalité de Clausius
exemple
: centrale thermique d'Albi
radioactivité et centrales
nucléaires
2ème année nouveau programme :
Toute évaluation portant exclusivement sur la mécanique du solide
est exclue..)
sommaire
1.1 rappels sur les vecteurs (certains vecteurs seront notés en caractères
gras)
1.2 familles de vecteurs glissants torseurs
2
statique point matériel, solide
2.1 principe fondamental de la statique
2.2 notions sur les liaisons
2.2 actions de contact: lois du frottement de glissement
3
théorême des travaux virtuels
3.1 travaux virtuels
4 exercices de statique
5
cinématique
5.1 rappels de mathématiques fonctions, graphes, dérivées
5.2 cinématique du point, coordonnées intrinsèques, trièdre de Frenet
5.3 cinématique du solide, dérivation d'un vecteur dans un repère mobile composition
des vitesses et des accélérations
6
exercices de cinématique
7 géométrie des masses
8
cinétique
8.2 torseur des quantités d'accélérations, résultante dynamique, Th du centre
de masse Th de Koenig
8.3 énergie cinétique, cas d'un ensemble de points matériels, énergie cinétique
dans R* Th de Koenig
9
théorêmes généraux de la dynamique
exercices de dynamique
étude
d'un ascenseur corrigé
poulie+ressort
(machine d'Atwood) corrigé
volant
régulateur corrigé
11
travail puissance énergie