Colles du 17/03 en Sciences Physiques MPSI (mise à jour)
Publication le 16/03 à 14h58 (publication initiale le 16/03 à 14h53)
Le programme de colle de cette semaine porte sur les chapitres Approche énergétique du mouvement d'un point matériel et Mouvement de particules chargées dans des champs électrique et magnétostatique, uniformes et stationnaires. En ce qui concerne ce dernier chapitre, pas d'exercices pour le moment au-delà du cours.
Approche énergétique du mouvement d'un point matériel
Puissance, travail et énergie cinétique
- Reconnaître le caractère moteur ou résistant d'une force.
- Théorèmes de l’énergie cinétique et de la puissance cinétique dans un référentiel galiléen, dans le cas d’un système modélisé par un point matériel.
Champ de force conservative et énergie potentielle
- Lien entre un champ de force conservative et l’énergie potentielle.
- Établir et citer les expressions de l’énergie potentielle de pesanteur (champ uniforme), de l’énergie potentielle gravitationnelle (champ créé par un astre ponctuel), de l’énergie potentielle élastique.
- Déterminer l’expression d’une force à partir de l’énergie potentielle.
- Déduire qualitativement, en un point du graphe de l'énergie potentielle, le sens et l’intensité de la force associée.
Énergie mécanique
- Théorème de l’énergie mécanique.
- Distinguer force conservative et force non conservative. Reconnaître les cas de conservation de l'énergie mécanique.
Mouvement conservatif à une dimension
- Déduire d’un graphe d’énergie potentielle le comportement qualitatif : trajectoire bornée ou non, mouvement périodique, positions de vitesse nulle.
- Déduire d’un graphe d’énergie potentielle l’existence de positions d’équilibre. Analyser qualitativement la nature, stable ou instable, de ces positions.
- Établir l’équation différentielle du mouvement au voisinage d’une position d’équilibre. Période des petits mouvements.
Mouvement de particules chargées dans des champs électrique et magnétostatique, uniformes et stationnaires
- Force de Lorentz exercée sur une charge ponctuelle ; champs électrique et magnétique.
- Puissance de la force de Lorentz. Justifier qu’un champ électrique peut modifier l’énergie cinétique d’une particule alors qu’un champ magnétique peut courber la trajectoire sans fournir d’énergie à la particule.
- Mouvement d’une particule chargée dans un champ électrostatique uniforme. Mettre en équation le mouvement et le caractériser comme un mouvement à vecteur accélération constant. Effectuer un bilan énergétique pour déterminer la valeur de la vitesse d'une particule chargée accélérée par une différence de potentiel.
- Mouvement d’une particule chargée dans un champ magnétostatique uniforme dans le cas où le vecteur vitesse initial est perpendiculaire au champ magnétostatique. Déterminer le rayon de la trajectoire et le sens de parcours.
Documents supports
- Le poly de cours sur l'énergie
- Le TD associé
- Le poly de cours sur le mouvement des particules chargées
