Du 23/11 au 27/11/2020

Cette semaine, les colles de Physique seront consacrées :

  • aux circuits électriques du 1er ordre en régime transitoire (chapitre B2, TD 4) ;
  • à l’oscillateur harmonique, avec l’exemple mécanique du système masse-ressort (chapitre B3, TD5).

La liste des capacités exigibles figure en bas de cette page.

Quelques remarques à destination les colleurs :

1 – le portrait de phase n’est pas encore au programme ;
2 – en mécanique, on ne pourra pas (pour l’instant) poser d’exercices nécessitant de projeter des forces à l’aide de fonctions cosinus et sinus (donc, pas de système masse-ressort sur plan incliné, par exemple) ;
3 – la notion de référentiel galiléen n’a pas encore été abordée ;
4 – seule l’équation différentielle de l’oscillateur harmonique a été vue (donc, pas de terme d’amortissement).

Concernant les trois premiers points, toutes ces notions seront vues lorsque nous aborderons la « vraie » partie Mécanique du cours (à partir de fin janvier).

En exercices, on s’attachera particulièrement à évaluer :

  • la bonne utilisation des lois de l’électricité (lois des mailles, des nœuds, relations intensité-tension, ponts diviseurs, associations de résistances), sans faire d’erreurs de signe.
  • la détermination correcte des conditions initiales (même lorsqu’elles sont non triviales), en utilisant les bons arguments physiques (continuité de certains signaux électriques).
  • l’aisance à résoudre les équations différentielles linéaires,
  • l’aptitude des étudiants à vérifier l’homogénéité de leurs résultats finaux.

CIRCUITS ELECTRIQUES DU 1er ORDRE

  • Utiliser la loi des mailles.
  • Algébriser les grandeurs électriques et utiliser les conventions récepteur et générateur.
  • Citer les ordres de grandeur des intensités et des tensions dans différents domaines d’application.
  • Utiliser les relations entre l’intensité et la tension pour les dipôles R, L, et C.
  • Citer les ordres de grandeurs des composants R, L et C.
  • Exprimer la puissance dissipée par effet Joule dans une résistance.
  • Exprimer l’énergie stockée dans un condensateur ou dans une bobine.
  • Remplacer une association série ou parallèle de deux résistances par une résistance équivalente.
  • Établir et exploiter les relations de diviseurs de tension ou de courant. (Note pour les colleurs : les capacités ou inductances équivalentes à l’association série ou parallèle de condensateurs ou de bobines n’est plus un résultat de cours exigible.)
  • Distinguer, sur un relevé expérimental, régime transitoire et régime permanent au cours de l’évolution d’un système du premier ordre soumis à un échelon.
  • Interpréter et utiliser les continuités de la tension aux bornes d’un condensateur ou de l’intensité dans une bobine.
  • Établir l’équation différentielle du premier ordre vérifiée par une grandeur électrique dans un circuit comportant une ou deux mailles.
  • Déterminer analytiquement la réponse temporelle dans le cas d’un régime libre ou d’un échelon.
  • Déterminer un ordre de grandeur de la durée du régime transitoire.
  • Stockage et dissipation d’énergie : réaliser des bilans énergétiques.

OSCILLATEUR HARMONIQUE

  • Établir et reconnaître l’équation différentielle qui caractérise un oscillateur harmonique. La résoudre compte tenu des conditions initiales.
  • Caractériser le mouvement en utilisant les notions d’amplitude, de phase, de période, de fréquence, de pulsation.
  • Contrôler la cohérence de la solution obtenue avec la conservation de l’énergie mécanique, l’expression de l’énergie potentielle élastique étant ici affirmée.