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.