[PDF] La physique par la pratique L'agrégation de sciences

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Laphysique

parlapratique

JulienBarthes

Agrégédesciencesphysiques

Ancienélèvede

l'ÉcoleNormaleSupérieuredeLyon

Enseignantenclassespréparatoires

BaptistePortelli

Agrégédesciencesphysiques

DocteurèsPhysique

Ancienagrégépréparateurà

l'ÉcoleNormaleSupérieuredeLyon

Enseignantenclassespréparatoires

Avant-propos

etprendredureculvis-à-visdecelle-ci. c'est-à-direfairepreuved'initiative. montage. déjàvu.

4Avant-propos

enbibliothèqueouenlibrairie.

Lesauteurs

Évaluationdesproblèmes

DicultéTempsconseillé

Mécanique

Référentielterrestre2h

Frottementet441h

Lesmarées2h30min

Déviationversl'est2h

Eetgyroscopiqueetvélo1h30min

Mécaniquedesuides

Eauminérale1h

Eetdesol1h

ExpériencedeStokes1h30min

Lesvents2h

Thermodynamique

Lesdinosaures1h30min

LevaseDewar2h

Refroidissement1h30min

Anémomètreàlchaud2h30min

Thermodynamiquedufrottement1h

Optique

PrincipedeFermat2h

Lesmirages2h30min

Fibreàgradientd'indice1h30min

Piègeoptique1h

Ondesetphysiquenonlinéaire

Chaînesd'oscillateurs1h30min

Coucheanti-reet2h

Dispersiondanslesbresoptiques3h30min

Solitondanslesbresoptiques2h30min

ÉtudeduVanDerPol3h

Applicationdirecteducours

Approfondissementducours

Utilisationdesacquis

Tabledesleçonsetmontages

Codesetintitulésdesleçons

Exemplesetapplications.(1erCU)

glissementetauroulement.(PCou1erCU) 1 erCU) dynamique.Exemples.(1erCU) microscopique.(1erCU) plications.(MPSI,PCSIou1erCU) (1 erCU)

élémentaires.(1erCU)

pendantdutemps.Applications.(1erCU) noulli;limitesetapplications.(PC) nolds.Exemplessimples.(PC) (PC)

LP13Modèledugazparfait.(MPSIouPCSI)

8Tablesdesleçonsetmontages

Codesetintitulésdesleçons

fermé:potentielsthermodynamiques.(PC)

Exemples.(1erCU)

1 erCU) departicules.Applications.(1erCU) (PSIou1erCU) 1 erCU)

Exemplesetapplications.(PSIou1erCU)

magnétiques.Exemples.(PCou1erCU) ou1erCU)

LP29Ondessonoresdanslesuides.(PC)

homogènesisotropes(1erCU) conducteur.Eetdepeau.(1erCU) scope).(1erCU)

Tablesdesleçonsetmontages9

Codesetintitulésdesleçons

(PCou1erCU) traux.(1erCU) d'Einstein.Applications.(1erCU) senberg.Applications.(1erCU) (1 erCU) (1 erCU)

LP46Eettunnel.Applications.(1erCU)

(1 erCU) (1 erCU) (PCou1erCU) cations.(1erCU) (1 erCU) (1 erCU)

10Tablesdesleçonsetmontages

Codesetintitulésdesmontages

MP01Dynamiquenewtonienne.

MP02Tensionsupercielle.

MP03Dynamiquedesuides.

MP04Thermométrie.

MP05Transitionsdephase.

MP06Phénomènesdetransport.

MP07Phénomènesdissipatifs.

MP08Formationdesimagesenoptique.

MP10Diractiondesondeslumineuses.

MP11Spectrométrieoptique.

MP15Lasers.

MP16Photorécepteurs.

MP18Milieuxmagnétiques.

MP19Métaux.

MP20Matériauxsemi-conducteurs.

MP21Condensateurs;eetscapacitifs.

MP22Induction,auto-induction.

MP25Capteursettransducteurs.

MP26Mesuredestensionsetdescourants.

MP27Amplicationdesignaux.

l'information.

MP31Mesuredelongueurs.

Tablesdesleçonsetmontages11

Codesetintitulésdesmontages

MP34Ondesetimpédances.

MP35Ondesacoustiques.

MP36Résonance.

MP37Oscillateurs.

MP38Couplagedesoscillateurs.

MP39Filtrage.

Tabledesmatières

Mécaniquedupointetdessolides

II.Ordresdegrandeur

I.Aspectintuitif

II.Eetréelsurunvélo

Mécaniquedesuides

I.Diusiondeparticules

II.Diusiondequantitédemouvement

I.ÉquationdeNavier-Stokes

II.L'approximationgéostrophique

III.Cyclonesetanticyclones

Thermodynamique

I.Diusionthermiquedanslesgaz

II.Pertespardiusionthermique

III.Pertesparrayonnement

I.Modèlemicroscopique

II.Refroidissement

13

14Tabledesmatières

I.Bilansd'entropiedansunuide

II.Transfertsthermiquesdanslesuides

Optique

I.Étudequalitative

III.Mirageslatéraux

Ondesetphysiquenonlinéaire

I.CoecientsdeFresnel

II.Traitementanti-reet

I.Paquetd'ondesdansunmilieunondispersif

II.Introductionauconceptdedispersion

IV.Liendispersion=dissipation

I.Montageàrésistancenégative

II.Diagrammedebifurcation

IV.Régimefortementnonlinéaire

Thèmed'étuden1

Caractèrenongaliléen

duréférentielterrestre (surlesvents).

ÉNONCÉ

référentieldeCopernic. R g. réscommegaliléens. R cetmontrerque a(T)Rc'G(T);(1.1) où dusystèmesolaireaucentredelaTerre. mule(1.1).

18MécaniquedupointetdessolidesPartieI

forcesd'originegravitationnelle. centriqueRg. solairemoyen». tielgéocentrique. II.O

RDRESDEGRANDEUR

2.Forcecentrifugefent=mae.

3.ForcedeCoriolis

M Astre AR T T Terre d

4.Forcedemarée

(a)Estimersimplementl'ordredegrandeurde maréedef=jG(M)G(T)j tiondesordresdegrandeur.

OnrappellequeRT'6400kmetMT'6:1024kg.

forcedemarée.

SoleilLuneJupiter

dTA(enunitéderayonRT)2340060:193750

Corrigé

solide. lointainesetxesauseindelagalaxie. sontditsgaliléens.

20MécaniquedupointetdessolidesPartieI

R mènedemarées.

3.MouvementdeRgparrapportàRc

translationcirculaire.

Étoile2Étoile3

Étoile1Soleil(Rg)zc

y g=yc y c(Rc) xg=xc zg=zc Terre x c

4.DynamiquedeRgdansRc

dpRc(t) dt=Rext;(1.3) où masseetlaloidecompositiondesvitesses, dpRc(t) dt=ddtZ

Terrev(M;t)Rcdm

d dtZ

Terrev(T;t)Rcdm+ddtZ

Terrev(T;t)Rgdm:

d dtZ

Terrev(T;t)Rgdm=0;

desortequedpRc(t) dt=mTa(T)Rc.

G(M)estsimplementdénipar

G(M)=P

(a)G a(M): R ext=Z

TerredmG(M)=Z

Terred3r(r)G(r)

où(r)estladensitévolumiquedemasse. laformesimpliéesuivante: R ext'Z

TerredmG(T)+Z

R ext'Z

TerredmG(T)'mTG(T);

a(T)Rc'G(T)(1.4)

Remarque

que

P(t)=Z

v(M;t)dm=Mv(G;t) ennotantGlecentredegravitéd'unsolide;

22MécaniquedupointetdessolidesPartieI

a e=a(T)Rc+d!Rg=Rc dt^TM+!Rg=Rc^!Rg=Rc^TM =a(T)Rc l'autre. ae=G(T)(1.5)

6.ExpressionduprincipefondamentaldansRg

ma(M)Rg=ma(M)Rcmaema(M)cor; a(M)cor=0 dansRcs'écrit: ma(M)Rc=mG0(M)+G(M)+f: dynamiquedansRgconduità ma(M)Rg=mG0(M)+f+mG(M)G(T)(1.6)

Remarque

ma(M)Rg=m(G0(M)G0(T))+f+mG(M)G(T): massevaut G

0(M)=GmT

RT3r

Rc=Rg=0etdonc!T=!Rt=Rg.

Tsid=23h56min=86164s

9.Dénitiondej!Tj

Ondénit!Tàpartirdujoursidéral

!T=2Tsid=7;29:105rad:s1

10.Causesdevariationde!T

sourcesdevariationde!T.

24MécaniquedupointetdessolidesPartieI

[Gol80],chapitre5,p.225-232. (c)Mouvementsd'avalanchesdemanteau ouvrage. lutiondelaTerreautourduSoleil. l'article[MT02]oulesitedeP.Machetel: R a(M;t)Rts'écrit-elle ma(M;t)Rt=ma(M)Rgma(M;t)ema(M;t)cor;

Explicitonschacunedesforcesd'inertie:

Forced'inertied'entraînement:

f ent=ma(M;t)e= m!T^(!T^TM)+md!T dt R g^TM seréduitàlasimpleforcecentrifuge f ent=m!T^(!T^TM):

Forced'inertiedeCoriolis:

f cor=2m!T^v(M;t)Rt:

Oninsisterasurlefaitque

26MécaniquedupointetdessolidesPartieI

II.Ordresdegrandeur

1.Diérentstermesdel'équation(1.7)

a entreaussidanslaconstructiondupoidsP. jae(M;t)j=j!T^(!T^TM)j=RTj!Tj2cos ey! T e 2 e 1 ¸e 3 e xe z (b)Ordredegrandeurdejae(M;t)j jae(M;t)j102m:s2desortequejG0j jae(M;t)j103:

3.ForcedeCoriolis

j!T^v(M;t)Rtj7:105jv(M;t)Rtjm:s2: apparaîtque jacor(M;t)j jG0j104:

4.Forcedemarée

(a)Estimationdemarée d

TAdef=TA.Danscecas,

jG(M)G(T)j=GMa1

MA21TA2

=GMa 1 (dTART)21dTA2! jG(M)G(T)jGMa dTA2

1(1RT=dTA)21!

maréedef=jG(M)G(T)j2GMaRTdTA3(1.8) (b)Ordredegrandeurdemarée

AstreLuneSoleilJupiter

marée(en106m:s2)1;10;507;5:106 marée=Lunemarée1;00;456;86:106 astres.

28MécaniquedupointetdessolidesPartieI

doncnonpertinent.

Thèmed'étuden2

Déviationversl'estvuedans

leréférentielgéocentrique stade,deuxtechniquesexistent.quotesdbs_dbs28.pdfusesText_34

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