Programme de colles - Physique

Semaine du lundi 4 septembre 2023

Il n'y a pas de colles cette semaine.

Semaine du lundi 11 septembre 2023

Il n'y a pas de colles cette semaine.

Semaine du lundi 18 septembre 2023

Questions cours et exercice : Homogénéité, trigonométrie, lois de Snell-Descartes

Questions de cours
  1. Lister les dimensions de base du système international.
  2. Énoncer les règles d'homogénéité en donnant des exemples et des contre-exemples.
  3. Déterminer la dimension d'une force et d'une énergie.
  4. Donner toutes les formules de trigonométrie que vous connaissez, en les démontrant.
  5. Énoncer les lois de Snell-Descartes
  6. Qu'est-ce que la réflexion totale ? Pour quelles valeurs d'indices cela se produit-il ?
  7. Qu'est-ce que la réfraction limite ? Pour quelles valeurs d'indices cela se produit-il ?
  8. Décrire et expliquer l'existence d'un mirage.
  9. Déterminer l'angle d'incidence maximal permettant à la lumière entrant dans une fibre dont le coeur est d'indice n0 et la gaine n1 de rester dans la fibre.

Semaine du lundi 25 septembre 2023

Exercice seulement : Lois de Snell-Descartes

Question de cours et exercices : Lentilles sphériques minces

Questions de cours
  1. Qu'est-ce qu'un objet? Une image? Réel(le)? Virtuel(le)? Donner des exemples.
  2. Qu'est-ce que le stigmatisme et l'aplanétisme rigoureux? Quel est le rapport avec les conditions de Gauss?
  3. Comment définit-on une lentille mince? Décrire les six lentilles possibles et les classer dans deux catégories (pas de démonstration demandée).
  4. Que sait-on des foyers d'une lentille? Les foyers d'une lentille convergente sont-ils réels ou virtuels?
  5. Que sait-on de la vergence d'une lentille? Montrer que la vergence d'une lentille divergente est négative.
  6. Quels sont les trois rayons connus pour la construction d'une image? Construire l'image d'un objet réel/virtuel à travers une lentille convergente/divergente (au choix du colleur).
  7. Construire la déviation d'un rayon quelconque par une lentille convergente/divergente (au choix du colleur).
  8. Donner les deux formules de conjugaison des lentilles minces (avec le nom complet). Démontrer une des deux (au choix du colleur).
  9. Que peut-on dire de deux lentilles accolées? Le démontrer.
  10. Donner la condition de Bessel et son utilité. La démontrer.

Semaine du lundi 2 octobre 2023

Questions de cours et exercices : lentilles sphériques minces, Œil et instruments d'optique

Questions de cours
  1. Construction (au choix du colleur) : l'image à partir d'un objet, l'objet à partir d'une image, le rayon émergent à partir d'un rayon incident, le rayon incident à partir d'un rayon émergent, pour une lentille convergente ou divergente.
  2. Donner les deux formules de conjugaison des lentilles minces avec le nom complet. Démontrer les deux à partir d'une figure simple.
  3. Donner la condition de Bessel et son utilité. La démontrer.
  4. Décrire l'œil en optique. Qu'est-ce que l'accommodation ? Quel en est le but ?
  5. À quoi sert une loupe ? Comment doit-on l'utiliser ?
  6. Qu'est-ce qu'un système afocal ? Que peut-on dire pour un système afocal à deux lentilles ? À trois lentilles ?
  7. Définir la profondeur de champ et expliquer qualitativement pourquoi l'utilisation d'un diaphragme l'augmente.

Semaine du lundi 9 octobre 2023

Question de cours et exercices simples : Dipôles et réseaux électriques

Remarque : le diviseur de courant et la lois des noeuds en termes de potentiels seront vus en cours lundi et seront au programme.

Remarque : les caractéristiques statiques seront vus en cours lundi et ne seront pas au programme cette semaine.

Questions de cours
  1. Définir le courant et la tension. Donner des ordres de grandeur. Définir la puissance. Comment différentie-t-on la puissance fournie et la puissance reçue ?
  2. Que signifie le sigle ARQS ? Qu’est-ce que c’est ? Donner et démontrer les deux lois de Kirchhoff.
  3. Déterminer la résistance équivalente à trois résistances en série ou en parallèle (au choix du colleur).
  4. Donner le modèle de Thévenin d'un générateur réel. Établir la relation entre tension à ses bornes et intensité à travers.
  5. Donner le modèle de Thévenin d'un générateur réel. Comment accède-t-on à leurs grandeurs caractéristiques ?
  6. Établir le modèle de Thévenin d'un générateur composé d'une source de tension et de deux ou trois résistances.
  7. Déterminer les formules des deux ponts diviseurs.

Semaine du lundi 16 octobre 2023

Question de cours et exercices simples : Dipôles et réseaux électriques

Questions de cours
  1. Définir le courant et la tension. Donner des ordres de grandeur. Définir la puissance. Comment différentie-t-on la puissance fournie et la puissance reçue ?
  2. Que signifie le sigle ARQS ? Qu’est-ce que c’est ? Donner et démontrer les deux lois de Kirchhoff.
  3. Déterminer la résistance équivalente à trois résistances en série, puis en parallèle.
  4. Donner le modèle de Thévenin d'un générateur réel. Établir la relation entre tension à ses bornes et intensité à travers.
  5. Donner le modèle de Thévenin d'un générateur réel. Comment accède-t-on à leurs grandeurs caractéristiques ?
  6. Établir le modèle de Thévenin d'un générateur composé d'une source de tension et de deux ou trois résistances.
  7. Déterminer les formules des deux ponts diviseurs.
  8. Définir la caractéristique statique d'un dipôle. Donner deux exemples. Expliquer ce qu'est et comment obtenir le point de fonctionnement d'un circuit.
  9. Expliquer ce qu'est et comment obtenir le point de fonctionnement d'un circuit.

Lundi 23 octobre 2023 : Vacances de la Toussaint

Lundi 30 octobre 2023 : Vacances de la Toussaint

Semaine du lundi 6 novembre 2023

Question de cours et exercices : Dipôles et réseaux électriques

Question de cours seulement : Régimes transitoires d'ordre 1

Questions de cours
  1. Déterminer les formules des deux ponts diviseurs.
  2. Définir la caractéristique statique d'un dipôle. Donner deux exemples. Expliquer ce qu'est et comment obtenir le point de fonctionnement d'un circuit.
  3. Expliquer ce qu'est et comment obtenir le point de fonctionnement d'un circuit.
  4. Expliquer la « chute de tension » visible lors du branchement de deux circuits, et comment la minimiser.
  5. Comment peut-on optimiser, à puissance fournie par le générateur idéal constante, la puissance transférée lors du branchement d'un générateur réel et d'une charge résistive ? (donc optimiser le rendement)
  6. Comment peut-on optimiser, à tension à vide du générateur idéal constante, la puissance transférée lors du branchement de d'un générateur réel et d'une charge résistive ?
  7. Donner la loi qui relie u et i pour une bobine et pour un condensateur, avec deux schémas. En déduire l'énergie emmagasinée dans chaque cas.
  8. Quelles grandeurs électriques sont continues pour les bobines et les condensateurs? Le démontrer.
  9. Établir la valeur équivalente de deux bobines/condensateurs en série/parallèle (au choix du colleur).
  10. Dans un circuit (R,C) série, établir l'équation différentielle régissant l'évolution de la tension aux bornes du condensateur et la résoudre pour un condensateur initialement chargé à la tension U0.
  11. Dans un circuit (R,C) série, établir l'équation différentielle régissant l'évolution de la tension aux bornes du condensateur et la résoudre pour un condensateur initialement déchargé. Réaliser alors un bilan de puissance.
  12. Dans un circuit (R,L) série, établir l'équation différentielle régissant l'évolution du courant dans le circuit et la résoudre pour une bobine traversée par un courant initialement égal à $I_0$.
  13. Établir la dimension du temps caractéristique d'un circuit (R,C) série (question non traitée directement en cours).
  14. Dans un circuit contenant des condensateurs, comment peut-on prévoir les valeurs des tensions et courants en régime permanent constant? Appliquer cela sur un exemple de circuit à deux mailles au moins.

Semaine du lundi 13 novembre 2023

Question de cours et exercices : Régimes transitoires d'ordre 1

Questions de cours
  1. Donner la loi qui relie u et i pour une bobine et pour un condensateur, avec deux schémas. En déduire l'énergie emmagasinée dans chaque cas.
  2. Quelles grandeurs électriques sont continues pour les bobines et les condensateurs? Le démontrer.
  3. Établir la valeur équivalente de deux bobines/condensateurs en série/parallèle (au choix du colleur).
  4. Dans un circuit (R,C) série, établir l'équation différentielle régissant l'évolution de la tension aux bornes du condensateur et la résoudre pour un condensateur initialement chargé à la tension U0.
  5. Dans un circuit (R,C) série, établir l'équation différentielle régissant l'évolution de la tension aux bornes du condensateur et la résoudre pour un condensateur initialement déchargé. Réaliser alors un bilan de puissance.
  6. Dans un circuit (R,L) série, établir l'équation différentielle régissant l'évolution du courant dans le circuit et la résoudre pour une bobine traversée par un courant initialement égal à $I_0$.
  7. Établir la dimension des temps caractéristique d'un circuit RC, d'un circuit RL.
  8. Dans un circuit contenant des condensateurs et/ou des bobines, comment peut-on prévoir les valeurs des tensions et courants en régime permanent constant? Proposer un exemple à deux mailles au moins.

Semaine du lundi 20 novembre 2023

Question de cours et exercices : Régimes transitoires d'ordre 1 et 2

Questions de cours
  1. Donner la loi qui relie u et i pour une bobine et pour un condensateur, avec deux schémas. En déduire l'énergie emmagasinée.
  2. Quelles grandeurs électriques sont continues pour les bobines et les condensateurs? Le démontrer.
  3. Établir la valeur équivalente de deux bobines/condensateurs en série/parallèle (au choix du colleur).
  4. Dans un circuit (R,C) série, établir l'équation différentielle régissant l'évolution de la tension aux bornes du condensateur et la résoudre pour un condensateur initialement chargé à la tension U0.
  5. Dans un circuit (R,C) série, établir l'équation différentielle régissant l'évolution de la tension aux bornes du condensateur et la résoudre pour un condensateur initialement déchargé. Réaliser alors un bilan de puissance.
  6. Établir la dimension des grandeurs caractéristiques classiques : temps caractéristique d'un circuit RC, d'un circuit RL, pulsation propre d'un circuit RLC série, facteur de qualité d'un circuit RLC série. Les expressions ne sont pas à démontrer mais doivent être connues.
  7. Dans un circuit contenant des condensateurs et/ou des bobines, comment peut-on prévoir les valeurs des tensions et courants en régime permanent constant? Proposer un exemple à deux mailles au moins.
  8. Dans un circuit (R,L,C) série, établir l'équation différentielle régissant l'évolution d'une des tension (au choix du colleur). La mettre sous forme canonique. Expliquer succinctement sa résolution.
  9. Qu’appelle-t-on équation caractéristique ? D’où vient-elle et comment s’en sert-on ?
  10. Quels sont les trois différents régimes possibles pour un système du deuxième ordre (nom et allure) ? Quelle sont les valeurs de Q correspondantes ?
  11. À partir de la forme canonique de l’équation différentielle d’ordre 2, retrouver l’expression du régime pseudo-périodique. Représenter graphiquement le signal en faisant apparaître le temps caractéristique et la pseudo-période.
  12. Montrer que, dans les cas d'un circuit RLC série où Q est grand, Q peut s’écrire en fonction de la diminution relative d’énergie du système. On partira de l'expression de la tension aux bornes du condensateur, donnée si besoin par le colleur.
  13. À partir des expressions des solutions de l'équation sans second membre, déterminer l'évolution du temps de réponse d'un système d'ordre 2 en fonction du facteur de qualité. Commenter les valeurs remarquables.

Semaine du lundi 27 novembre 2023

Exercices seulement : Régimes transitoires d'ordre 1 et 2

Questions de cours seulement : Régime permanent sinusoïdal (RPS)

Questions de cours
  1. Définir la valeur moyenne et la valeur efficace d'un signal. Faire le calcul pour un signal sinusoïdal.
  2. Expliquer pourquoi la réponse d'un système à une excitation sinusoïdale suffit pour calculer la réponse du système à un signal périodique quelconque.
  3. Définir les grandeurs utilisées en notation complexe. Expliquer le passage réel-complexe, et inversement.
  4. Quel est l'équivalent complexe de la dérivation ? Justifier.
  5. Résoudre une équation différentielle d'ordre 1 ou 2 (au choix du colleur) en régime permanent sinusoïdal (second membre $E\,\cos(\omega\,t)$).
  6. Définir l’impédance complexe et son expression dans le cas des dipôles passifs classiques. Déterminer les impédances équivalentes à deux impédances associées en série puis en parallèle.
  7. Définir l’impédance complexe et son expression dans le cas des dipôles passifs classiques. Déterminer les schémas équivalents BF et HF d’un condensateur et d’une bobine.

Semaine du lundi 4 décembre 2023

Questions de cours et exercices : Régime permanent sinusoïdal (RPS)

Questions de cours
  1. Définir la valeur moyenne et la valeur efficace d'un signal T-périodique. Appliquer ces définitions sur un signal sinusoïdal.
  2. Calculer la valeur efficace d'un signal T-périodique en utilisant la décomposition en série de Fourier.
  3. Définir un signal sinusoïdal et les différentes grandeurs caractéristiques associées. Définir le déphasage entre deux signaux sinusoïdaux de même fréquence. À quelle condition un signal est en avance sur l'autre ?
  4. Définir les grandeurs utilisées en notation complexe. Expliquer le passage réel-complexe, et inversement. Quel est l’équivalent complexe de la dérivation ? Justifier. Transformer une équation différentielle canonique d'ordre 1 en complexes et la résoudre en RPS.
  5. Quel est l’équivalent complexe de la dérivation ? Justifier. Transformer une équation différentielle canonique d'ordre 2 en complexes et la résoudre en RPS.
  6. Définir l’impédance complexe et son expression dans le cas des dipôles passifs classiques. Déterminer les impédances équivalentes à deux impédances associées en série puis en parallèle. Déterminer les schémas équivalents BF et HF d’un condensateur et d’une bobine.
  7. À l’aide d’un schéma complexe, déterminer l’équation différentielle régissant l’évolution de la tension aux bornes de la résistance dans dans un circuit (R,C) série alimenté par un générateur quelconque.
  8. Dans un circuit (R,L,C) série, étudier l'évolution de l'amplitude de la tension uc en fonction de ω (on ne demande pas d'étudier la résonance ici).
  9. Dans un circuit (R,L,C) série, montrer qu'une résonance (que l'on définira) pour l'amplitude de la tension uc est possible et en déterminer les conditions.
  10. Dans un circuit (R,L,C) série, étudier l'évolution de l'amplitude de l'intensité i en fonction de ω (y compris la pulsation correspondant au pic central).
  11. Dans un circuit (R,L,C) série, déterminer la largeur du pic pour l'amplitude de l'intensité i en fonction de ω0 et Q.

Semaine du lundi 11 décembre 2023

Questions de cours et exercices : Régime permanent sinusoïdal (RPS)

Questions de cours seulement : filtrage

Remarque : le passe-haut d'ordre 2 ne sera vu que lundi et n'est donc pas au programme des colles de lundi

Questions de cours
  1. Définir la valeur moyenne et la valeur efficace d'un signal T-périodique. Appliquer ces définitions sur un signal sinusoïdal et sur un signal T-périodique en utilisant la décomposition en série de Fourier.
  2. Définir un signal sinusoïdal et les différentes grandeurs caractéristiques associées. Définir le déphasage entre deux signaux sinusoïdaux de même fréquence. À quelle condition un signal est-il en avance?
  3. Définir les grandeurs utilisées en notation complexe. Expliquer le passage réel-complexe, et inversement. Quel est l’équivalent complexe de la dérivation ? Justifier. Transformer une équation différentielle canonique d'ordre 2 en complexes et la résoudre en RPS.
  4. Définir l’impédance complexe et son expression dans le cas des dipôles passifs classiques. Déterminer les impédances équivalentes à deux impédances associées en série puis en parallèle. Déterminer les schémas équivalents BF et HF d’un condensateur et d’une bobine.
  5. À l’aide d’un schéma complexe, déterminer l’équation différentielle régissant l’évolution de la tension aux bornes d'un des dipôles d'un circuit quelconque à une maille, alimenté par un générateur quelconque.
  6. Dans un circuit (R,L,C) série, étudier l'évolution de l'amplitude de la tension uc en fonction de ω (on ne demande pas d'étudier la résonance ici).
  7. Dans un circuit (R,L,C) série, montrer qu'une résonance (que l'on définira) pour l'amplitude de la tension uc est possible et en déterminer les conditions.
  8. Dans un circuit (R,L,C) série, étudier l'évolution de l'amplitude de l'intensité i en fonction de ω (y compris la pulsation correspondant au pic central).
  9. Dans un circuit (R,L,C) série, déterminer la largeur du pic pour l'amplitude de l'intensité i en fonction de ω0 et Q.
  10. Donner et expliquer le modèle équivalent d’un quadripôle. Définir les différentes grandeurs associées.
  11. Donner la forme canonique d’un filtre passe-haut/bas d’ordre 1 (au choix du colleur). En déduire l’étude asymptotique et les diagrammes de Bode.
  12. Donner la forme canonique d’un filtre passe-haut/bas d’ordre 1 (au choix du colleur). Justifier qu’il s’agit d’un filtre passe-haut/bas.
  13. Donner la forme canonique d’un filtre passe-haut/bas d’ordre 1 (au choix du colleur). Définir et calculer pour ce filtre la bande passante.
  14. Quel comportement particulier a un filtre passe-bas d’ordre 1 en hautes fréquences ? À quelle pente sur le diagramme de Bode en gain cela est-il relié ?
  15. Quel comportement particulier a un filtre passe-haut d’ordre 1 en basses fréquences ? À quelle pente sur le diagramme de Bode en gain cela est-il relié ?
  16. Donner la forme canonique d’un filtre passe-haut/bande/bas d’ordre 2 (au choix du colleur). En déduire l’étude asymptotique et les diagrammes de Bode.
  17. Donner la forme canonique d’un filtre passe-haut/bande/bas d’ordre 2 (au choix du colleur). Justifier qu’il s’agit d’un filtre passe-haut/bande/bas.
  18. Donner la forme canonique d’un filtre passe-haut/bas d’ordre 2 (au choix du colleur). Déterminer la pulsation de résonance.
  19. Donner la forme canonique d’un filtre passe-bande. Définir et déterminer les pulsations de coupure. Déterminer le lien entre Q et la sélectivité du filtre.

Semaine du lundi 18 décembre 2023

Questions de cours et exercices : Filtrage passif et actif

Questions de cours seulement : Amplificateur Linéaire Intégré (ALI)

Questions de cours
  1. Donner la forme canonique d’un filtre de n'importe quel type/ordre (au choix du colleur). Justifier qu’il s’agit d’un filtre de ce type.
  2. Quel comportement particulier a un filtre passe-haut/bas d’ordre 1 ou passe-bande (au choix du colleur) en basses/hautes fréquences ? À quelle pente sur le diagramme de Bode en gain cela est-il relié ?
  3. Donner la forme canonique d’un filtre de n'importe quel type/ordre (au choix du colleur). En déduire l’étude asymptotique et les diagrammes de Bode.
  4. Donner la forme canonique d’un filtre passe-haut/bas d’ordre 2 (au choix du colleur). Déterminer la pulsation de résonance.
  5. Donner la forme canonique d’un filtre passe-bande. Définir et déterminer les pulsations de coupure. Déterminer le lien entre Q et la sélectivité du filtre.
  6. Déterminer la fonction de transfert totale associée à la mise en cascade de deux quadripôles. Comment peut-on résoudre ce problème ?
  7. Expliquer ce qu'est un ALI, ses propriétés dans le cas idéal, les lois qu'il vérifie. Donner le schéma du montage suiveur. Expliquer le fonctionnement et l'intérêt de ce montage.
  8. Donner le schéma d'un montage amplificateur (inverseur ou non inverseur, au choix de l'élève). Déterminer la fonction de transfert.

Lundi 25 décembre 2023 : Vacances de Noël

Lundi 1er janvier 2024 : Vacances de Noël

Semaine du lundi 8 janvier 2024

Exercices seulement : Filtrage passif et actif

Questions de cours seulement : Ondes progressives, interférences, battements

Questions de cours
  1. Quelle est l'expression générale d'une onde progressive sinusoïdale? Préciser les différentes grandeurs. Déterminer les deux périodes. Expliquer ce que signifie la représentation de Fresnel.
  2. Soit deux ondes sinusoïdales de même pulsation, en phase à l'origine, émises depuis deux récepteur. On appelle $x_1$ la distance entre le premier émetteur et le récepteur, $x_2$ celle entre le deuxième émetteur et le récepteur. Faire un schéma du dispositif. Déterminer l'amplitude de l'onde résultante (formule des interférences) à l'aide de la représentation de Fresnel.
  3. Soit deux ondes sinusoïdales de même pulsation, en phase à l'origine, émises depuis deux récepteur. On appelle $x_1$ la distance entre le premier émetteur et le récepteur, $x_2$ celle entre le deuxième émetteur et le récepteur. Faire un schéma du dispositif. Déterminer l'expression de l'onde résultante à l'aide du calcul direct.
  4. Soit deux ondes sinusoïdales lumineuses de même couleur, en phase à l'origine, émises depuis deux récepteur. On appelle $x_1$ la distance entre le premier émetteur et le récepteur, $x_2$ celle entre le deuxième émetteur et le récepteur. Faire un schéma du dispositif. Définir et déterminer l'intensité au niveau du récepteur (formule de Fresnel).
  5. À partir du résultat de la question précédente (à connaître), déterminer dans le cas d'un écran éloigné les positions où les interférences sont constructives.

Semaine du lundi 15 janvier 2024

Exercices seulement : Filtrage passif et actif

Questions de cours et exercices : Ondes progressives, interférences, battements

Questions de cours seulement : Ondes stationnaires

Questions de cours
  1. Quelle est l'expression générale d'une onde progressive sinusoïdale? Préciser les différentes grandeurs. Déterminer les deux périodes. Expliquer ce que signifie la représentation de Fresnel.
  2. Soit deux ondes sinusoïdales de même pulsation, en phase à l'origine, émises depuis deux récepteur. On appelle $x_1$ la distance entre le premier émetteur et le récepteur, $x_2$ celle entre le deuxième émetteur et le récepteur. Faire un schéma du dispositif. Déterminer l'amplitude de l'onde résultante (formule des interférences) à l'aide de la représentation de Fresnel.
  3. Soit deux ondes sinusoïdales de même pulsation, en phase à l'origine, émises depuis deux récepteur. On appelle $x_1$ la distance entre le premier émetteur et le récepteur, $x_2$ celle entre le deuxième émetteur et le récepteur. Faire un schéma du dispositif. Déterminer l'expression de l'onde résultante à l'aide du calcul direct.
  4. Soit deux ondes sinusoïdales lumineuses de même couleur, en phase à l'origine, émises depuis deux récepteur. On appelle $x_1$ la distance entre le premier émetteur et le récepteur, $x_2$ celle entre le deuxième émetteur et le récepteur. Faire un schéma du dispositif. Définir et déterminer l'intensité au niveau du récepteur (formule de Fresnel).
  5. À partir du résultat de la question précédente (à connaître), déterminer dans le cas d'un écran éloigné les positions où les interférences sont constructives.
  6. Expliquer le phénomène de battements. Quelles sont les conditions d'apparition? Dans le cas de deux ondes de même amplitude, déterminer l'amplitude de l'onde résultante à l'aide de la représentation de Fresnel ou du calcul direct (au choix du colleur). En déduire la fréquence des battements.
  7. Soit deux ondes progressives sinusoïdales se déplaçant en sens inverse sur une corde de longueur L tenue en $x=0$. Montrer que l'onde résultante est stationnaire.
  8. Donner l'expression d'une onde stationnaire sinusoïdale. Montrer l'existence de nœuds et de ventres et déterminer l'ensemble des positions des nœuds/ventres (au choix du colleur).
  9. Soit une onde stationnaire se propageant sur une corde tenue aux deux extrémités ($x=0$ et $x=L$). Déterminer les modes propres.
  10. Soit une onde stationnaire se propageant dans une cavité d'air ouverte/fermée à $x=0$ et fermée/ouverte à $x=L$ (au choix du colleur). Déterminer les modes propres.
  11. Soit deux ondes progressives sinusoïdales se déplaçant en sens inverse dans une cavité d'air fermée à $x=0$ et ouverte à $x=L$. Montrer que l'onde résultante s'écrit $s(x,t)=A\cos(k\,x)\,\sin(\omega\,t+\varphi)$ (calcul non fait en cours).

Semaine du lundi 22 janvier 2024

Il n'y a pas de colles cette semaine.

Semaine du lundi 29 janvier 2024

Questions de cours et exercices : Ondes stationnaires

Questions de cours et exercices : Cinématique et dynamique

Remarque : les frottements fluides et la poussée d'Archimède ne seront vus en cours que lundi et ne sont pas au programme de colle.

Questions de cours
  1. Soit deux ondes progressives sinusoïdales se déplaçant en sens inverse sur une corde de longueur L tenue en $x=0$. Montrer que l'onde résultante est stationnaire.
  2. Donner l'expression d'une onde stationnaire sinusoïdale. Montrer l'existence de nœuds et de ventres et déterminer l'ensemble des positions des nœuds/ventres (au choix du colleur).
  3. Soit une onde stationnaire se propageant sur une corde tenue aux deux extrémités ($x=0$ et $x=L$). Déterminer les modes propres.
  4. Soit une onde stationnaire se propageant dans une cavité d'air ouverte/fermée à $x=0$ et fermée/ouverte à $x=L$ (au choix du colleur). Déterminer les modes propres.
  5. Soit deux ondes progressives sinusoïdales se déplaçant en sens inverse dans une cavité d'air fermée à $x=0$ et ouverte à $x=L$. Montrer que l'onde résultante s'écrit $s(x,t)=A\cos(k\,x)\,\sin(\omega\,t+\varphi)$ (calcul non fait en cours).
  6. Représenter les quatre types de projection (plan et espace) et y donner l'expression du vecteur position.
  7. Définir le déplacement élémentaire et l'expliciter dans une ou plusieurs projections choisie(s) par le colleur.
  8. Démontrer les formules de dérivation de la base polaire.
  9. Définir la projection cylindrique et y calculer l'accélération.
  10. Définir la projection sphérique et y calculer la vitesse.
  11. Que peut-on dire pour un mouvement accéléré? Décéléré? Uniforme? Dessiner une trajectoire quelconque et des exemples d'accélération dans chaque cas.
  12. Déterminer la vitesse et l'accélération d'un mouvement circulaire uniforme. En déduire les relations entre accélération, vitesse, vitesse angulaire et rayon.
  13. Déterminer l'accélération d'un mouvement circulaire et expliquer l'influence des différents termes.
  14. Donner l'expression de l'interaction gravitationnelle et montrer qu'elle peut être assimilable au poids sous certaines conditions à préciser.
  15. Énoncer les lois de Coulomb pour les frottements solides.
  16. Donner et expliquer l'expression de la tension d'un fil inélastique. Donner et expliquer l'expression de la force de rappel élastique.

Semaine du lundi 5 février 2024

Questions de cours et exercices : Cinématique et dynamique

Questions de cours
  1. Représenter les quatre types de projection (plan et espace) et y donner l'expression du vecteur position.
  2. Définir le déplacement élémentaire et l'expliciter dans une ou plusieurs projections choisie(s) par le colleur.
  3. Démontrer les formules de dérivation de la base polaire.
  4. Définir la projection cylindrique et y calculer l'accélération.
  5. Définir la projection sphérique et y calculer la vitesse.
  6. Que peut-on dire pour un mouvement accéléré? Décéléré? Uniforme? Dessiner une trajectoire quelconque et des exemples d'accélération dans chaque cas.
  7. Déterminer la vitesse et l'accélération d'un mouvement circulaire uniforme. En déduire les relations entre accélération, vitesse, vitesse angulaire et rayon.
  8. Déterminer l'accélération d'un mouvement circulaire et expliquer l'influence des différents termes.
  9. Donner l'expression de l'interaction gravitationnelle et montrer qu'elle peut être assimilable au poids sous certaines conditions à préciser.
  10. Énoncer les lois de Coulomb pour les frottements solides.
  11. Donner et expliquer l'expression de la tension d'un fil inélastique. Donner et expliquer l'expression de la force de rappel élastique.
  12. Énoncer précisément les trois lois de Newton. Que peut-on dire de deux référentiels galiléens? Que peut-on dire pour un point à l'équilibre dans un référentiel galiléen?

Lundi 12 février 2024 : Vacances d'hiver

Lundi 19 février 2024 : Vacances d'hiver

Semaine du lundi 26 février 2024

Questions de cours et exercices : Mécanique du point

Questions de cours
  1. Énoncer précisément les trois lois de Newton. Que peut-on dire de deux référentiels galiléens? Que peut-on dire pour un point à l'équilibre dans un référentiel galiléen?
  2. Déterminer l'accélération d'un mouvement circulaire et expliquer l'influence des différents termes.
  3. Énoncer les lois de Coulomb pour les frottements solides.
  4. Définir la puissance d'une force. Quelle indication donne le signe de cette puissance?
  5. Définir le travail élémentaire et le travail d'une force. Expliquer les notations. On pourra parler d'énergie potentielle si besoin.
  6. Définir l'énergie potentielle. Calculer celle de la force électrostatique.
  7. Démontrer le théorème de l'énergie cinétique et donner ses trois formes.

Semaine du lundi 4 mars 2024

Questions de cours et exercices : Mécanique du point

Questions de cours seulement : Mouvement des particules chargées

Questions de cours
  1. Définir la puissance d'une force. Quelle indication donne le signe de cette puissance ?
  2. Définir le travail élémentaire et le travail d'une force. Expliquer les notations. On pourra parler d'énergie potentielle si besoin.
  3. Définir l'énergie potentielle. Calculer celle de la force électrostatique.
  4. Démontrer le théorème de l'énergie cinétique et donner ses trois formes.
  5. Démontrer le théorème de l'énergie mécanique et donner ses trois formes.
  6. Définir un équilibre et sa stabilité. Expliquer cela sur une représentation graphique.
  7. Sur un graphe d'énergie potentielle, déterminer le sens de la force en fonction du paramètre de position. En déduire les positions d'équilibre et leur nature.
  8. Qu'est-ce qu'un puits de potentiel harmonique ? Y déterminer le mouvement d'une particule.
  9. Qu'est-ce qu'un puits de potentiel non harmonique ? Quelle approximation peut-on faire ?
  10. Définir la force de Lorentz. Déterminer la puissance correspondante.
  11. Montrer que l'interaction électrique est conservative dans le cas d'un champ électrique uniforme. En déduire le lien entre champ électrique et potentiel électrique (que l'on définira).
  12. Donner le lien entre l'énergie potentielle associée à l'interaction électrique et le potentiel électrique. En déduire la vitesse acquise par une particule entre deux électrodes entre lesquelles la différence de potentiel vaut U.
  13. Montrer qu'une particule, placée dans un champ magnétique uniforme et ayant une vitesse initiale orthogonale au champ, a un mouvement circulaire uniforme. Déterminer le rayon.

Semaine du lundi 11 mars 2024

Exercices seulement : Mécanique du point

Questions de cours et exercices : Mouvement des particules chargées

Questions de cours seulement : Théorème du moment cinétique

Questions de cours
  1. Définir la force de Lorentz. Déterminer la puissance correspondante.
  2. Établir le lien entre l'énergie potentielle associée à l'interaction électrique et le potentiel électrique. En déduire la vitesse acquise par une particule entre deux électrodes entre lesquelles la différence de potentiel vaut U.
  3. Déterminer l'expression de la pulsation cyclotron, en explicitant le système étudié.
  4. Montrer qu'une particule, placée dans un champ magnétique uniforme et ayant une vitesse initiale orthogonale au champ, a un mouvement circulaire uniforme. Déterminer le rayon.
  5. Exprimer le moment d'une force par rapport à un point O. Déterminer graphiquement sa direction, son sens, sa norme.
  6. Exprimer le moment cinétique d'un point M de masse m par rapport à un point O. Déterminer son expression en coordonnées polaires.
  7. Démontrer le théorème du moment cinétique par rapport à un point fixe. Dans quels cas le moment cinétique se conserve-t-il ?
  8. Obtenir l'équation différentielle du mouvement d’un pendule pesant à l’aide du TMC (sera vue en cours lundi matin).

Semaine du lundi 18 mars 2024

Questions de cours et exercices : Théorème du moment cinétique

Questions de cours seulement : Champs de forces centrales conservatifs

Questions de cours
  1. Exprimer le moment d'une force par rapport à un point O. Déterminer graphiquement sa direction, son sens, sa norme.
  2. Exprimer le moment d'une force par rapport à un axe. Montrer que la valeur ne dépend pas du point de calcul dans l'expression.
  3. Exprimer le moment cinétique d'un point M de masse m par rapport à un point O. Déterminer son expression en coordonnées polaires.
  4. Exprimer le moment cinétique d'un point M de masse m par rapport à un axe. Montrer que la valeur ne dépend pas du point de calcul dans l'expression.
  5. Démontrer le théorème du moment cinétique par rapport à un point fixe. Dans quels cas le moment cinétique se conserve-t-il ?
  6. Obtenir l'équation différentielle du mouvement d’un pendule pesant à l’aide du TMC.

Dans le cas des mouvements à force centrale:

  1. Montrer que le mouvement est nécessairement plan.
  2. Montrer l'existence de la constante des aires.
  3. Démontrer la loi des aires.
  4. Déterminer l'expression de Ep,eff (force centrale conservative quelconque). Quelle en est l'utilité?
  5. Tracer le graphe de Ep,eff pour un champ newtonien. En déduire les différents types de trajectoires possibles.
  6. Déterminer l'énergie mécanique du mouvement circulaire.
  7. Déterminer l'énergie mécanique du mouvement elliptique.
  8. Montrer qu'un mouvement circulaire en champ newtonien est uniforme. Exprimer la relation entre la vitesse et le rayon, puis entre la période et le rayon.

Pas encore au programme cette semaine : lois de Kepler et vitesses cosmiques (ce sera vu en cours ce lundi)

Semaine du lundi 25 mars 2024

Questions de cours et exercices : Champs de forces centrales conservatifs

Questions de cours seulement : Mécanique du solide

Questions de cours
Mouvements à force centrale :
  1. Montrer que le mouvement est nécessairement plan. Montrer l'existence de la constante des aires. Démontrer la loi des aires.
  2. Déterminer l'expression de Ep,eff pour une force centrale conservative quelconque. Tracer le graphe de Ep,eff pour un champ newtonien. En déduire les différents types de trajectoires possibles.
  3. Déterminer l'énergie mécanique du mouvement circulaire.
  4. Déterminer l'énergie mécanique du mouvement elliptique.
  5. Montrer qu'un mouvement circulaire en champ newtonien est uniforme. Exprimer la relation entre la vitesse et le rayon/ entre la période et le rayon (au choix du colleur).
  6. Énoncer les lois de Kepler et faire la démonstration de l'une des deux dernières (au choix du colleur).
  7. Déterminer l'orbite d'un satellite géostationnaire.
  8. Définir les deux vitesses cosmiques et les déterminer.
Mécanique du solide :
  1. Définir le centre de masse G d'un système {Mi, mi}. Exprimer $\overrightarrow{OG}$.
  2. Définir la quantité de mouvement d'un système {Mi, mi}. L'exprimer en fonction de grandeurs globales.
  3. Que peut-on dire des forces intérieures (force résultante, moment, puissance)?
  4. Démontrer le PFD/TMC/TEC/TEM (au choix du colleur) pour un système {Mi, mi}.
  5. Définir le moment d'inertie d'un système {Mi, mi}. Exprimer le moment cinétique en fonction de ce moment d'inertie. En déduire l'écriture du TMC pour un solide en rotation autour d'un axe fixe.

Semaine du lundi 1er avril 2024

Exercices et questions de cours : Mécanique du solide

Questions de cours
  1. Définir le centre de masse G d'un système {Mi, mi}. Exprimer $\overrightarrow{OG}$.
  2. Définir la quantité de mouvement d'un système {Mi, mi}. L'exprimer en fonction de grandeurs globales.
  3. Que peut-on dire des forces intérieures (force résultante, moment, puissance)?
  4. Démontrer le PFD/TMC/TEC/TEM (au choix du colleur) pour un système {Mi, mi}.
  5. Définir le moment d'inertie d'un système {Mi, mi}. Exprimer le moment cinétique en fonction.
  6. Définir un couple de forces: dessin, force résultante, moment résultant, puissance.
  7. Exprimer l'énergie cinétique d'un solide en rotation et la puissance d'un couple de forces. Montrer que le TEC et le TMC aboutissent à la même équation différentielle pour un solide en rotation.
  8. Expliquer pourquoi le patineur tourne plus vite lorsqu'il serre les bras.

Lundi 8 avril 2024 : Vacances de printemps

Lundi 15 avril 2024 : Vacances de printemps

Semaine du lundi 22 avril 2024

Colles de révision

Pas de question de cours. Deux exercices indépendants, 30 minutes chacun. Si le cours ne semble pas suffisamment connu, une démonstration peut être demandée à tout instant (le cours est à connaître !).

Électricité

Optique

Semaine du lundi 29 avril 2024

Colles de révision

Pas de question de cours. Deux exercices indépendants, 30 minutes chacun. Si le cours ne semble pas suffisamment connu, une démonstration peut être demandée à tout instant (le cours est à connaître !).

Électricité

Optique

Semaine du lundi 6 mai 2024

Il n'y a pas de colles cette semaine.

Semaine du lundi 13 mai 2024

Le programme de colles de cette semaine n'est pas défini.

Semaine du lundi 20 mai 2024

Le programme de colles de cette semaine n'est pas défini.

Semaine du lundi 27 mai 2024

Le programme de colles de cette semaine n'est pas défini.

Semaine du lundi 3 juin 2024

Le programme de colles de cette semaine n'est pas défini.

Semaine du lundi 10 juin 2024

Le programme de colles de cette semaine n'est pas défini.

Semaine du lundi 17 juin 2024

Le programme de colles de cette semaine n'est pas défini.

Semaine du lundi 24 juin 2024

Le programme de colles de cette semaine n'est pas défini.

Semaine du lundi 1er juillet 2024

Le programme de colles de cette semaine n'est pas défini.

Semaine du lundi 8 juillet 2024

Le programme de colles de cette semaine n'est pas défini.