Colles du 8/12 en Physique (mise à jour)
Publication le 03/12 à 16h53 (publication initiale le 03/12 à 15h48)
Questions de cours:
- Chapitre 9: Approche énergétique du point
- Puissance et travail d’une force dans un référentiel.
- Reconnaître le caractère moteur ou résistant d’une force.
- Définitions: Énergies cinétique, potentielle et mécanique
- 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 (énoncé et démonstration)
- Utiliser le théorème approprié en fonction du contexte.
- Force conservative, lien entre une force conservative et le gradient de l’énergie potentielle (démo en 1D et énoncé en 3D)
- Citer l’expression du gradient en coordonnées cartésiennes (pas de démo).
- 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, l’expression du gradient étant fournie.
- Théorème de l’énergie mécanique (énoncé et démonstration)
- Distinguer force conservative et force non conservative.
- Reconnaître les cas de conservation de l’énergie mécanique.
- Positions d'équilibre, stabilité (démos)
- Déduire d’un graphe d’énergie potentielle l’existence de positions d’équilibre. Analyser qualitativement la nature, stable ou instable, de ces positions.
- Petits mouvements au voisinage d’une position d’équilibre stable, approximation locale par un puits de potentiel harmonique.
- Établir l’équation différentielle du mouvement au voisinage d’une position d’équilibre (démo).
- Chapitre 10: Oscillateur harmonique
- Définition d'un oscillateur harmonique.
- Exemple du circuit LC et de l'oscillateur mécanique (masse-ressort).
- 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.
- Réaliser un bilan énergétique.
Exercices:
- Chapitre 8: Lois de la dynamique
- Masse d’un système. Conservation de la masse pour système fermé.
- Quantité de mouvement d’un point et d’un système de points.
- Lien avec la vitesse du centre de masse d’un système fermé: Établir l’expression de la quantité de mouvement pour un système de deux points sous la forme (démo): $$\vec{p} = m \vec{v}(G)$$
- Première loi de Newton : principe d’inertie.
- Référentiels galiléens.
- Décrire le mouvement relatif de deux référentiels galiléens, montrer que si un référentiel est en translation rectiligne uniforme avec un référentiel galiléen alors il est galiléen (démo).
- Notion de force. Troisième loi de Newton.
- Établir un bilan des forces sur un système ou sur plusieurs systèmes en interaction et en rendre compte sur un schéma.
- Deuxième loi de Newton. Théorème de la quantité de mouvement.
- Déterminer les équations du mouvement d’un point matériel ou du centre de masse d’un système fermé dans un référentiel galiléen.
- Force de gravitation.
- Modèle du champ de pesanteur uniforme au voisinage de la surface d’une planète (démo).
- Étudier le mouvement d’un système modélisé par un point matériel dans un champ de pesanteur uniforme en l’absence de frottement.
- Modèles d’une force de frottement fluide. Influence de la résistance de l’air sur un mouvement de chute.
- Modèle linéaire de l’élasticité d’un matériau.
- Modéliser un comportement élastique par une loi de force linéaire ; extraire une constante de raideur et une longueur à vide à partir de données mesurées ou fournies.
- Analyser la limite d’une modélisation linéaire à partir de documents expérimentaux.
- Tension d’un fil, poulie, fil inextensible. Pendule simple.
- Établir l’équation du mouvement du pendule simple.
- Justifier l’analogie avec l’oscillateur harmonique dans le cadre de l’approximation linéaire.
- Modèle des lois de frottement de glissement : lois de Coulomb.
- Exploiter les lois de Coulomb fournies dans les trois situations : équilibre, mise en mouvement, freinage.
- Formuler une hypothèse (quant au glissement ou non) et la valider.
- Trouver la condition sur l’angle d’une pente pour mettre le mouvement d’un point initialement au repos (démo).
- Chapitre 9: Aspects énergétiques de la mécanique
- Idem partie cours
