CLASSES PRÉPARATOIRES AUX GRANDES ÉCOLES PROGRAMME DE PHYSIQUE MP-TSI2-PSI-PC-BCPST2 - Royaume du Maroc Ministre de l'éducation nationale de ...
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Royaume du Maroc
Ministre de l’éducation nationale de l’enseignement supérieur
de la formation des cadres et de la recherche scientifiques
CLASSES PRÉPARATOIRES AUX
GRANDES ÉCOLES
PROGRAMME DE PHYSIQUE
MP-TSI2-PSI-PC-BCPST2– Page 2/100 –
Table des matières
1 MP 9
1.1 Mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.1.1 Cinétique d’un système de points matériels . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.1.2 Dynamique d’un système de points matériels . . . . . . . . . . . . . . 10
1.1.3 Cinématique du solide et des solides en contact . . . . . . . . . . . . . 11
1.1.4 Modélisation des efforts entre solides en contact . . . . . . . . . . . . 11
1.1.5 Mouvement d’un solide autour d’un axe de direction fixe . . . . . . . . 11
1.2 Électronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.1 Composition en fréquence d’un signal périodique . . . . . . . . . . . . 12
1.2.2 Effet d’un filtre sur un signal périodique . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3 Optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.1 Modèle scalaire de la lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.2 Interférences des ondes lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.3 Diffraction des ondes lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3.4 réseau plan ( TP-cours) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.4 Thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.1 Diffusion thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.2 Rayonnement thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.5 Électromagnétisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.5.1 Formulation locale des lois de l’électrostatique . . . . . . . . . . . . . 16
1.5.2 Champ et potentiel magnétostatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.5.3 Dipôle magnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.5.4 Forces de Laplace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.5.5 Induction électromagnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.5.6 Équations de Maxwell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.5.7 Énergie électromagnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.6 Physique des ondes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.6.1 Propagation du champ électromagnétique dans une région sans charges
ni courants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.6.2 Réflexion d’une onde électromagnétique sur un conducteur parfait . . . 21
1.6.3 Guide d’onde à section rectangulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.6.4 Rayonnement dipolaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.7 TP-cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.7.1 Etude des défauts de l’amplificateur opérationnel . . . . . . . . . . . . 23
1.7.2 Analyse spectrale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.7.3 Multiplication des signaux. Application à la modulation et la détection
synchrone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3TABLE DES MATIÈRES TABLE DES MATIÈRES
1.7.4 Spectroscopie à réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.7.5 Polarisation des ondes lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.7.6 Interféromètre de Michelson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.8 Travaux pratiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2 TSI 27
2.1 Mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.1.1 Cinétique d’un système de points matériels . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.1.2 Dynamique d’un système de points matériels . . . . . . . . . . . . . . 28
2.1.3 Mouvement d’un solide autour d’un axe de direction fixe . . . . . . . . 29
2.2 Électronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.1 Traitement d’un signal périodique par un système linéaire . . . . . . . 29
2.2.2 Étude de quelques oscillateurs permanents. Limite du modèle linéaire . 30
2.3 Électromagnétisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.1 Formulation locale des lois de l’électrostatique . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.2 Champ et potentiel magnétostatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.3.3 Action d’un champ magnétique sur un courant . . . . . . . . . . . . . 31
2.3.4 Induction électromagnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3.5 Équations de Maxwell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3.6 Énergie électromagnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.4 Physique des ondes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4.1 Propagation du champ électromagnétique dans une région sans charges
ni courants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4.2 Réflexion d’une onde électromagnétique sur un conducteur parfait . . . 34
2.5 Optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.5.1 Modèle scalaire de la lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.5.2 Interférences des ondes lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.5.3 Étude du réseau plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6 Thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.1 Changement d’état d’un corps pur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6.2 Thermodynamique des fluides en écoulements permanents . . . . . . . 36
2.7 TP-cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.7.1 Etude des défauts de l’amplificateur opérationnel . . . . . . . . . . . . 38
2.7.2 Multiplication des signaux. Application à la modulation et la détection
synchrone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.7.3 Analyse spectrale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.7.4 Étude de quelques oscillateurs électriques permanents . . . . . . . . . 39
2.7.5 Spectroscopie à réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.7.6 Interféromètre de Michelson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.8 Travaux pratiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3 PSI 43
3.1 Mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.1.1 Étude phénoménologique des fluides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.1.2 Cinématique des fluides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.1.3 Dynamique des fluides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.1.4 Bilans dynamiques et thermodynamiques . . . . . . . . . . . . . . . . 47
– Page 4/100 –TABLE DES MATIÈRES TABLE DES MATIÈRES
3.2 Électromagnétisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.2.1 Équations locales de l’électromagnétisme . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.2.2 Induction électromagnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.2.3 Lois de l’électromagnétisme dans un milieu linéaire homogène et isotrope 49
3.3 Physique des ondes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.3.1 Oscillateurs harmoniques couplés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.3.2 Phénomènes de propagation unidimensionnels non dispersifs . . . . . . 50
3.3.3 Ondes sonores dans les fluides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.3.4 Ondes électromagnétiques dans le vide . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.3.5 Phénomènes linéaires de propagation unidimensionnels dispersifs . . . 52
3.3.6 Ondes électromagnétiques dans un milieu diélectrique linéaire homo-
gène et isotrope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.4 Optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.4.1 Modèle scalaire de la lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.4.2 Diffraction des ondes lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.4.3 Étude du réseau plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.5 Thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.5.1 Diffusion thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.6 Conversion de puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.6.1 Conversion électromagnétique statique . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.6.2 Conversion électromécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.6.3 Conversion électronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.7 Électronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.7.1 Réponses d’un système linéaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.7.2 Système asservi linéaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.7.3 Fonctions non linéaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.8 TP-cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.8.1 Multiplication des signaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.8.2 Modulation et démodulation d’amplitude . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.8.3 Polarisation des ondes lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.8.4 Interféromètre de Michelson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.8.5 Spectroscope à réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.8.6 Ferromagnétisme et application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.8.7 Conversion électronique de puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.9 Travaux pratiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4 PC 67
4.1 Mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.1.1 Étude phénoménologique des fluides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.1.2 Cinématique des fluides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.1.3 Dynamique des fluides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.1.4 Bilans dynamiques et thermodynamiques . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.1.5 Cinématique du solide et des solides en contact . . . . . . . . . . . . . 71
4.1.6 Modélisation des efforts sur un solide . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.1.7 Exemples d’étude dynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.2 Électromagnétisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.2.1 Équations locales de l’électromagnétisme . . . . . . . . . . . . . . . . 72
– Page 5/100 –TABLE DES MATIÈRES TABLE DES MATIÈRES
4.2.2 Induction électromagnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.2.3 Lois de l’électromagnétisme dans un milieu linéaire homogène et isotrope 74
4.3 Physique des ondes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.3.1 Oscillateurs harmoniques couplés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.3.2 Phénomènes de propagation unidimensionnels non dispersifs . . . . . . 75
4.3.3 Ondes sonores dans les fluides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.3.4 Ondes électromagnétiques dans le vide . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.3.5 Phénomènes linéaires de propagation unidimensionnels dispersifs . . . 77
4.3.6 Rayonnement d’un dipôle oscillant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.3.7 Ondes électromagnétiques dans un milieu diélectrique linéaire homo-
gène et isotrope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.4 Optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.4.1 Modèle scalaire de la lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.4.2 Diffraction des ondes lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.4.3 Étude du réseau plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.5 Thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.5.1 Diffusion thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.5.2 Potentiels thermodynamiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.5.3 Fonctions énergétiques : F (V, T ) et G(T, P ) . . . . . . . . . . . . . . 81
4.5.4 Approche thermodynamique du paramagnétisme et du ferromagnétisme 82
4.6 TP-cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.6.1 Etude des défauts de l’amplificateur opérationnel . . . . . . . . . . . . 82
4.6.2 Analyse spectrale d’un signal périodique. Effet d’un filtre. . . . . . . . 83
4.6.3 Multiplication des signaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.6.4 Modulation et démodulation d’amplitude . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.6.5 Étude de quelques oscillateurs électriques permanents . . . . . . . . . 84
4.6.6 Interféromètre de Michelson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.6.7 Spectroscope à réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.6.8 Polarisation des ondes lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.6.9 Ferromagnétisme et application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.7 Travaux pratiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5 BCPST 89
5.1 Mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.1.1 Modèle du fluide continu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.1.2 Statique des fluides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.1.3 Cinématique des fluides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.1.4 Dynamique des fluides parfaits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.1.5 Fluides newtoniens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.1.6 Écoulements rampants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.2 Électronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
5.2.1 Régime transitoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
5.2.2 Régime sinusoïdal forcé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
5.2.3 Amplificateur opérationnel en régime linéaire . . . . . . . . . . . . . 94
5.3 Optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.3.1 Interférences non localisées de deux ondes cohérentes . . . . . . . . . 95
5.3.2 Diffraction par un réseau plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
– Page 6/100 –TABLE DES MATIÈRES TABLE DES MATIÈRES
5.3.3 Polarisation rectiligne de la lumière. Polarisation rotatoire . . . . . . . 96
5.4 Thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.4.1 Potentiels thermodynamiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.4.2 Systèmes monophasés divariants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.4.3 Grandeurs molaires partielles. Potentiel chimique . . . . . . . . . . . . 97
5.4.4 Diagrammes binaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.4.5 Phénomène de transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.5 TP-cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.5.1 Diffraction par un réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.5.2 Polarisation des ondes lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.6 Travaux pratiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
– Page 7/100 –TABLE DES MATIÈRES TABLE DES MATIÈRES
– Page 8/100 –Chapitre 1
MP
Le programme de physique s’articule sur une approche équilibrée entre théorie et expé-
rience, afin d’apporter à l’élève les outils conceptuels et méthodologiques pour lui permettre de
comprendre le monde naturel et technique qui l’entoure et de faire l’analyse critique des phé-
nomènes étudiés .
L’enseignement de la physique en deuxième année s’inscrit dans la continuité de l’enseignement
de première année. L’approche théorique se compose de six parties : mécanique, électronique,
optique, électromagnétisme, physique des ondes et thermodynamique.
L’approche expérimentale est composée d’expériences de cours, de TP-cours et de travaux pra-
tiques. Les TP-cours, ont pour but, l’acquisition de connaissances et d’un savoir faire expéri-
mental dans le cadre d’un travail interactif et encadré.
Les TP sont orientés vers l’acquisition d’une autonomie progressive dans la démarche expéri-
mentale. Chaque fois que cela est possible, l’ordinateur interfacé doit être utilisé pour l’acqui-
sition et le traitement des données expérimentales. Il devient ainsi un instrument courant des
laboratoires, au service de l’expérience.
Les expériences de cours et les TP relèvent de l’initiative pédagogique du professeur : si le
programme propose des thèmes de TP choisis notamment pour illustrer le cours de physique,
ceux-ci peuvent être remplacés par tout thème à l’initiative du professeur et ne faisant appel
qu’aux connaissances au programme de la classe. En revanche le contenu des TP-Cours de phy-
sique, fixé par le programme est exigible aux concours dans toutes les épreuves, écrites, orales
et éventuellement pratiques. Dans le programme qui suit, chaque rubrique de TP-Cours corres-
pond à un thème ; chaque thème correspond à une ou plusieurs séances, le choix du découpage
d’un thème relève de l’initiative pédagogique du professeur.
Il convient de remarquer que les thèmes de TP-cours sont conçus pour être traité conjointement
aux thèmes de cours correspondants.
Il est fortement conseillé de suivre la progression des thèmes dans l’ordre suivant :
Mécanique,électronique,électromagnétisme, optique et thermodynamique .
91.1. MÉCANIQUE CHAPITRE 1. MP
Approche théorique
1.1 Mécanique
Les lois de la mécanique des systèmes sont formulées pour les systèmes fermés. Aucune
connaissance ne peut être exigée sur la mise en œuvre de ces lois pour un système ouvert. Les
théorèmes généraux sont soit déduits des lois de Newton enseignées en première année, soit
d’une postulation torsorielle des lois de la Mécanique.
1.1.1 Cinétique d’un système de points matériels
Programme Commentaire
Centre de masse ou d’inertie. Les théorèmes de Guldin sont hors pro-
Quantité de mouvement totale ou résultante gramme.
cinétique.
Moment cinétique.
Énergie cinétique.
Référentiel barycentrique, théorèmes de Kœ-
nig.
1.1.2 Dynamique d’un système de points matériels
Programme Commentaire
Actions extérieures et intérieures à un On peut utiliser indifféremment les termes
système matériel. " actions " ou " efforts ".
Théorème de la résultante cinétique. On souligne le lien avec la deuxième loi
Théorème du centre de masse (ou d’inertie). de Newton vue en première année.
Loi de conservation de la quantité de mou-
vement pour un système isolé.
Théorème du moment cinétique en un Le théorème du moment cinétique en un
point fixe et en projection sur un axe fixe ; point mobile autre que le centre d’inertie est
théorème du moment cinétique au centre de hors programme.
masse ou dans le référentiel barycentrique.
Loi de conservation du moment cinétique
pour un système isolé.
Puissance et travail d’un système de On dégage le lien de ce théorème avec le
forces. premier principe de la thermodynamique.
Énergie potentielle.
Théorème de la puissance cinétique ou de
l’énergie cinétique.
Énergie mécanique et conditions de sa conser-
– Page 10/100 –CHAPITRE 1. MP 1.1. MÉCANIQUE
vation.
1.1.3 Cinématique du solide et des solides en contact
Programme Commentaire
Champ de vitesse d’un solide. Mouve-
ments de translation et de rotation.
Lois de composition des vitesses et des accé-
lérations.
Solides en contact. Mouvements de glisse-
ment, de roulement et de pivotement.
1.1.4 Modélisation des efforts entre solides en contact
Programme Commentaire
Contact de deux solides. Les frottements de roulement et de pivo-
Lois phénoménologiques de Coulomb rela- tement sont hors programme.
tives au frottement de glissement.
L’étude des systèmes articulés de plu-
Puissance totale des actions de contact. sieurs solides est exclusivement du ressort
Modèle des liaisons parfaites. Liaisons rotule des Sciences Industrielles.
et pivot. On précise dans le cas d’une liaison pivot,
même parfaite, que les actions de liaison ne
peuvent pas en général être représentées par
une seule force rencontrant l’axe.
1.1.5 Mouvement d’un solide autour d’un axe de direction fixe
Programme Commentaire
Moment cinétique et énergie cinétique
d’un solide ayant un point de vitesse nulle. L’opérateur d’inertie est hors programme.
Moment d’inertie d’un solide par rapport On se limite à la définition et à l’utilisa-
à un axe. Théorème d’Huygens. tion du moment d’inertie.
Tout calcul de moment d’inertie est hors pro-
gramme.
Mouvement d’un solide en rotation au- Le mouvement d’un solide ne peut pas
tour d’un axe dont la direction reste fixe par faire intervenir plus d’un degré de liberté
rapport à un référentiel galiléen : moment ci- de rotation. Toute étude de l’équilibrage sta-
nétique, théorème scalaire du moment ciné- tique ou dynamique d’un solide en rotation
tique ; énergie cinétique, théorème de l’éner- est hors programme.
gie cinétique ; équation horaire du mouve-
ment.
– Page 11/100 –1.2. ÉLECTRONIQUE CHAPITRE 1. MP
1.2 Électronique
Les composants au programme de seconde année MP sont les mêmes que ceux du pro-
gramme de première année MPSI. Aucune connaissance particulière sur les diodes, diodes Ze-
ner ... ne peut être exigée.
1.2.1 Composition en fréquence d’un signal périodique
Programme Commentaire
Composition en fréquence d’un signal On fait remarquer qu’un signal possède
périodique. Théorème de Fourier. une représentation dans l’espace des temps
Valeur moyenne, valeur efficace, fondamen- et dans l’espace des fréquences.
tal et harmoniques. Spectre d’un signal pé-
riodique.
1.2.2 Effet d’un filtre sur un signal périodique
Programme Commentaire
Effet d’un filtre du premier ou du second On insiste sur l’intérêt de l’étude de la ré-
ordre sur la composition spectrale d’un si- ponse d’un système linéaire à un signal sinu-
gnal périodique ; utilisation de la fonction soïdal entamée en première année et on dé-
de transfert ; filtres passe-bas, passe-haut, gage l’importance du critère de linéarité du
passe-bande. système.
L’utilisation, en TP, des moyens numériques
d’analyse harmonique permet des comparai-
sons immédiates entre fonction de transfert
et représentation spectrale d’une réponse du
système. On illustre en travaux pratiques cet
effet.
Caractère intégrateur ou dérivateur dans On illustre quantitativement ces diffé-
un domaine limité de fréquences. rents comportements.
1.3 Optique
On se restreint au domaine d’approximation où une description par des ondes scalaires est
suffisante. Le théorème de Malus, outil nécessaire à l’étude de l’optique ondulatoire, est admis.
On signale le caractère très général des phénomènes d’interférences et de diffraction étudiés
en optique en insistant notamment sur le rôle des ordres de grandeur des longueurs d’onde
rencontrées dans les différents domaines de la physique ondulatoire.
Toute étude générale de la cohérence est exclue.
1.3.1 Modèle scalaire de la lumière
Programme Commentaire
– Page 12/100 –CHAPITRE 1. MP 1.3. OPTIQUE
Modèle scalaire de la lumière. On admet qu’une onde lumineuse peut
Chemin optique le long d’un rayon lumineux être décrite par une onde scalaire.
et retard de phase associé.
Surfaces d’onde (ou équiphases). Théo- On définit les surfaces d’ondes relatives
rème de Malus-Dupin. Eclairement ou inten- à une source ponctuelle S par l’ensemble des
sité lumineuse. Densité spectrale. points M tels que (SM ) = constante.
Le théorème de Malus-Dupin est admis.
1.3.2 Interférences des ondes lumineuses
1.3.2.1 Interférences non localisées de deux ondes totalement cohérentes
Programme Commentaire
Superposition de deux ondes lumineuses. On compare les prévisions théoriques
Cohérence mutuelle. et les réalités expérimentales et on affirme
un critère opérationnel de cohérence mu-
tuelle mettant en œuvre les notions de trains
d’ondes, de sources synchrones, de diviseur
d’ondes et de longueur de cohérence. Cepen-
dant, l’étude générale de la cohérence (co-
hérence partielle,cohérence spatiale · · · ) est
hors programme.
Diviseurs d’ondes. Champ d’interfé-
rence, surfaces d’égale intensité, frange d’in-
terférence, différence de marche, ordre d’in-
terférence, contraste (ou visibilité) contraste
de la figure d’interférences.
Applications : trous de Young, miroirs de L’étude de tout dispositif utilisant des
Fresnel, dispositif de Michelson. lentilles et/ou des prismes (bilentilles de
Billet, de Meslin, biprisme de Fresnel ...)
peut être faite en travaux dirigés.
On montre l’équivalence, du point de vue
chemin optique, de ces dispositifs avec celui
des trous d’Young.
1.3.2.2 Interférences localisées de deux ondes totalement cohérentes
Programme Commentaire
Franges d’égale inclinaison. On se limite au seul cas où le dispositif
Franges d’égale épaisseur. interférentiel est l’interféromètre de Michel-
Défilement des franges d’interférences. son.
On fait remarquer expérimentalement que la
localisation des franges est liée à l’étendue
spatiale de la source.
– Page 13/100 –1.3. OPTIQUE CHAPITRE 1. MP
Toute étude générale de la localisation est ex-
clue.
On montre l’équivalence de l’interféromètre
de Michelson à une lame d’air à faces paral-
lèles ou à un coin d’air.
Interférences en lumière polychroma- On étudie simplement l’influence de
tique : cas d’un doublet, cas d’une source la largeur spectrale d’une source sur le
à profil rectangulaire. contraste du système de franges d’interfé-
Notion élémentaire de cohérence temporelle. rences et on relie cette largeur à la longueur
de cohérence.
La théorie générale de la cohérence tempo-
relle est hors programme.
1.3.3 Diffraction des ondes lumineuses
Programme Commentaire
On énonce de façon qualitative et simple
Principe de Huygens-Fresnel. le principe de Huygens - Fresnel.
Diffraction à l’infini d’une onde plane Lors de sa mise en œuvre mathématique
par une ouverture plane. pour la diffraction à l’infini, on s’attache uni-
quement aux différences de phase entre les
ondes secondaires, sans se préoccuper des
facteurs d’amplitude.
Cas d’une ouverture rectangulaire, d’une Dans le cas de la pupille circulaire, on
fente allongée, d’une pupille circulaire. présente qualitativement l’allure de la figure
Limite de l’optique géométrique. de diffraction à l’infini et on souligne le rôle
Critère de Rayleigh. de la diffraction à l’infini dans la formation
des images.
Diffraction à l’infini par les fentes d’Young
éclairées par une source ponctuelle, par une
fente-source parallèle : influence de la lar-
geur de la fente-source sur la visibilité des
franges.
1.3.4 réseau plan ( TP-cours)
Programme Commentaire
Réseaux plans par transmission. L’étude du réseau est faite en TP-cours.
– Page 14/100 –CHAPITRE 1. MP 1.4. THERMODYNAMIQUE
1.4 Thermodynamique
L’enseignement de la thermodynamique en deuxième année est axé sur l’étude des transferts
thermiques. Mais il est souhaitable, à l’occasion d’exercices ou de problèmes, de reprendre
certains acquis de thermodynamique (en particulier les premier et second principes) enseignés
en première année.
1.4.1 Diffusion thermique
Programme Commentaire
Les modes de transfert thermique d’éner-
gie : conduction, convection et rayonnement.
Loi de Fourier relative à la conduction On se limite à des problèmes unidimen-
thermique, conductivité thermique. Bilan sionnels.
d’énergie thermique, équation de la diffusion On souligne l’analogie entre les lois phéno-
thermique. ménologiques d’Ohm et de Fourier.
Toute modélisation microscopique de la loi
de Fourier est hors programme.
On établit, à l’aide du premier principe ap-
pliqué à un volume élémentaire, l’équation
de la diffusion thermique.
Aucune méthode de résolution de cette équa-
tion ne peut être supposée connue.
Conduction thermique en régime perma- On signale les analogies avec le calcul
nent, conductance et résistance thermiques. des conductances électriques et des capaci-
tés de condensateurs.
Seule la mémorisation de l’expression de la
résistance thermique ou électrique d’un bar-
reau rectiligne unidimensionnel est exigible.
cœfficient de transfert thermique de sur- Les transferts thermiques à l’interface
face h. entre un fluide et une paroi solide sont dé-
crits par l’expression phénoménologique
ϕ = h(TP aroi − TF luide ), appelée loi de New-
ton.
1.4.2 Rayonnement thermique
Programme Commentaire
Milieux transparents et milieux opaques, On ne considère la propagation de rayon-
notions qualitatives d’absorption, de ré- nement que dans un milieu non absorbant.
flexion, de transmission et d’émission de
rayonnement. Flux hémisphérique. Flux par-
– Page 15/100 –1.5. ÉLECTROMAGNÉTISME CHAPITRE 1. MP
tant et flux radiatif. Équilibre radiatif.
Rayonnement d’équilibre thermique. Loi La démonstration de la loi de Planck est
de Planck, loi du déplacement de Wien. Loi hors programme.
de Stefan. Étendue spectrale du rayonnement
d’équilibre à une température donnée.
Flux surfacique émis par un matériau ab- On se limite à des corps totalement trans-
sorbeur intégral (dit "corps noir") isotherme. parents ou totalement absorbants quelles que
soient la longueur d’onde et la direction.
Bilan radiatif à la paroi d’un corps noir La linéarisation du flux radiatif à la pa-
isotherme convexe recevant un flux connu ou roi d’un corps noir en fonction de la dif-
un rayonnement d’équilibre. férence des températures permet de revenir
sur le cœfficient de transfert de surface h et
d’évaluer un ordre de grandeur de la contri-
bution radiative.
1.5 Électromagnétisme
L’enseignement de l’électromagnétisme aborde trois régimes :
1. Le régime statique : l’électrostatique (abordée en première année et complétée par une
approche locale en deuxième année) et la magnétostatique.
2. Le régime lentement variable : l’induction électromagnétique dans le cadre de l’ARQP.
3. Le régime variable quelconque : propagation des ondes électromagnétique intégrée dans
la partie physique des ondes.
L’étude de l’électrostatique et de la magnétostatique n’est pas centré sur les calculs mais sur
les propriétés des champs. Aucune technicité mathématique n’est recherchée dans les calculs ;
ces derniers ne concernent que des situations proches du cours et d’intérêt pratique évident ; en
−
→ −
→ −
→
revanche, on insiste sur la comparaison des propriétés respectives de E (ou A ) et B .
Le formalisme quadridimensionnel, la transformation relativiste des champs, le vecteur excita-
−
→ −
→
tion électrique D et le vecteur excitation magnétique H sont exclus.
1.5.1 Formulation locale des lois de l’électrostatique
Programme Commentaire
Forme locale de la conservation de la cir- On admet la forme de la solution de
culation du champ électrostatique. l’équation de Poisson en précisant les condi-
Forme locale du théorème de Gauss. Equa- tions de validité. On traite des exemples
tion de Poisson, équation de Laplace. simples de calcul du champ et du potentiel
par les équations locales.
1.5.2 Champ et potentiel magnétostatiques
Programme Commentaire
– Page 16/100 –CHAPITRE 1. MP 1.5. ÉLECTROMAGNÉTISME
Distributions de courant électrique.
Recherche des invariances par rotation, par
translation ; recherche de plans de symétrie
et d’antisymétrie.
−
→
Champ magnétostatique B : loi de Biot
et Savart pour les circuits fermés filiformes.
Topographie : lignes de champ et tubes Sur des exemples de cartes de champ
de champ. magnétique, on fait apparaître le lien entre
Propriétés de symétrie du champ magnéto- les propriétés de symétrie des sources et
−
→
statique ; Caractère axial du champ B ma- celles du champ créé. On peut comparer
gnétostatique ; Caractère axial du champ B des spectres magnétiques avec des cartes de
champ tracées à l’aide d’un logiciel.
−
→
Exemples de calcul de champ B : champs On fait remarquer que le fil rectiligne
d’un segment, d’un fil rectiligne illimité, illimité modélise un circuit fermé compor-
d’une spire circulaire et d’un solénoïde à sec- tant une portion rectiligne dont la longueur
tion circulaire en un point de leurs axes. est grande devant sa distance au point où le
−
→
champ B est évalué. Aucune technicité de
calcul ne doit être recherchée.
−
→
Flux de B , sa conservation. Circulation On admet la conservation du flux magné-
−
→
de B , théorème d’Ampère. Application : fil tique et le théorème d’Ampère.
rectiligne infini, nappe infinie de courant sur-
facique, solénoïde infini. Mise en évidence
de la discontinuité.
Forme locale de la conservation du flux On donne la forme de la solution de
magnétique. Potentiel vecteur. Forme locale l’équation de Poisson par analogie avec
du théorème d’Ampère. Equation de Poisson le potentiel électrostatique. On traite des
de la magnétostatique. exemples simples de calcul du champ et du
potentiel vecteur par les équations locales.
1.5.3 Dipôle magnétique
Programme Commentaire
Dipôle magnétique : définition et modé- On prend comme modèle la spire circu-
−
→
lisation, moment dipolaire. laire ; on définit son moment magnétique M .
Approximation dipolaire : Potentiel vec- On explicite les conditions de l’approxi-
teur et champ magnétique créés à grande dis- mation dipolaire. On établit les expressions
tance. du champ magnétique et du potentiel vecteur
à la fois en coordonnées sphériques et sous
forme intrinsèque et on souligne l’analogie
– Page 17/100 –1.5. ÉLECTROMAGNÉTISME CHAPITRE 1. MP
avec celle du champ et du potentiel électro-
statiques créés par un dipôle électrostatique.
On signale que les lignes de champ du di-
Lignes de champ. pôle électrostatique et du dipôle magnétique
sont différentes. En conclusion de cette par-
tie, on compare les propriétés des champs
électrostatiques et magnétostatique, en parti-
culier leur topographie et leurs symétries res-
pectives.
1.5.4 Forces de Laplace
Programme Commentaire
Action d’un champ magnétique sur un La densité volumique de la force de La-
→ −
− →
circuit filiforme fermé : résultante et moment place j ∧ B est simplement affirmé.
des forces.
Travail des forces de Laplace sur un cir- Le calcul de la résultante et du moment
cuit filiforme fermé : flux coupé, théorème résultant des forces de Laplace exercées sur
de Maxwell un circuit à partir du flux magnétique ou de
l’énergie magnétique est hors programme.
Action d’un champ magnétostatique ex- On montre que l’action subie par le di-
térieur sur un dipôle magnétique rigide. pôle rigide se réduit à un couple dans le cas
d’un champ uniforme.
On montre sur un exemple que la résultante
n’est pas nulle en général lorsque le champ
extérieur n’est pas uniforme, mais aucune
expression générale de cette résultante n’est
au programme.
On met en évidence la tendance des dipoles
à s’aligner sur le champ et à se déplacer vers
les zones de champ fort.
Énergie potentielle d’interaction d’un di-
pôle magnétique dans un champ magnétique
extérieur uniforme.
1.5.5 Induction électromagnétique
Programme Commentaire
Loi de Faraday, loi de Lenz.
– Page 18/100 –CHAPITRE 1. MP 1.5. ÉLECTROMAGNÉTISME
Cas d’un circuit fixe dans un champ La notion de " champ électromoteur "
magnétique non permanent : circulation du n’est pas exigible.
champ électrique.
Cas d’un circuit mobile dans un champ On se borne à vérifier sur un exemple
−
→
magnétique permanent : circulation de −
→
ve ∧ B . simple la loi de Faraday dont on affirme la
généralité. On évite les situations particu-
lières où la loi de Faraday ne s’applique pas.
On fait remarquer sur un exemple simple
que dans le cas d’un champ magnétique per-
manent la puissance de la f.e.m. induite est
opposée à la puissance des forces de La-
place (conversion électromécanique d’éner-
gie). On effectue le lien avec le cours d’élec-
trocinétique de première année.
Auto-induction.
Induction mutuelle entre deux circuits fi-
liformes fermés.
Énergie magnétique d’un ensemble de L’expression de l’énergie magnétique en
→ −
− →
deux circuits filiformes fermés indéformables fonction de j et A est hors programme.
et fixes : expression en fonction des intensi-
tés des courants et des cœfficients d’induc-
tance.
1.5.6 Équations de Maxwell
Programme Commentaire
Densité de charge et vecteur densité vo-
lumique de courant électrique. Force de Lorentz.
Formulation locale de la conservation de la
charge.
On évoque le problème de la nature du
Équations de Maxwell dans le vide. référentiel par rapport auquel les équations
de Maxwell sont postulées et on insiste sur
le contenu physique de ces équations.
−
→
Potentiels vecteur A et scalaire V : exis- On fait remarquer la non unicité des po-
tence, non unicité, jauge de Lorentz. Équa- tentiels.
tions de Poisson généralisées. Les transformations de jauge sont hors pro-
Potentiels retardés. gramme.
Les expressions des potentiels retardés sont
admises.
– Page 19/100 –1.6. PHYSIQUE DES ONDES CHAPITRE 1. MP
Cas de l’approximation des régimes
quasi-permanents (ARQP) ou quasi-stationnaires
(ARQS).
Limite de validité.
Equations de Maxwell dans le cadre de
l’ARQP.
On se limite à écrire les équations de
Cas du régime stationnaire. Maxwell en régime stationnaire.
Relations entre les composantes du champ On indique que les relations de passage
électromagnétique de part et d’autre d’une se substituent aux équations de Maxwell
interface (relations de passage). dans le cas d’une modélisation surfacique.
1.5.7 Énergie électromagnétique
Programme Commentaire
Puissance volumique cédée par le champ On présente la forme locale de la loi
à la matière. Cas particulier d’un conducteur d’Ohm comme une loi phénoménologique.
ohmique. La justification microscopique n’est pas de-
mandée.
Expression de la densité volumique d’éner- On peut affirmer l’expression de la den-
gie électromagnétique. Vecteur de Poynting. sité d’énergie électromagnétique sur les
Bilan d’énergie électromagnétique : équa- exemples du condensateur plan et d’un so-
tions intégrale et locale de conservation lénoïde infini.
de l’énergie électromagnétique (identité de On affirme la signification physique du vec-
Poynting). teur de Poynting.
1.6 Physique des ondes
L’étude de la propagation des ondes électromagnétiques limitée au vide et au plasma, peut
être étendue, à l’occasion d’exercices ou de problèmes, à un conducteur métallique (effet de
peau, absorption).
Toute étude de propagation d’ondes mécaniques (corde vibrante ou onde sonore) est exclue.
1.6.1 Propagation du champ électromagnétique dans une région sans charges
ni courants
Programme Commentaire
Équations de propagation des champs On souligne le caractère idéal du mo-
dans une région sans charges ni courants. dèle de l’onde plane monochromatique et
Onde plane. Structure de l’onde plane pro- on montre simplement (grâce à l’analyse
gressive. de Fourier) qu’une telle onde constitue une
Cas particulier de l’onde monochromatique composante élémentaire d’un paquet d’ondes.
– Page 20/100 –CHAPITRE 1. MP 1.6. PHYSIQUE DES ONDES
(harmonique ou sinusoïdale).
États de polarisation d’une onde plane Les polariseurs et les lames à retard sont
progressive monochromatique. introduits de façon simple en TP.
Propagation d’une onde plane trans- Le plasma est considéré comme un mi-
verse progressive monochromatique dans un lieu dilué dont les charges sont sans interac-
plasma. Fréquence de coupure. Dispersion, tion entre elles et où les ions sont immobiles.
relation de dispersion, vitesse de phase et vi- L’objectif de cette étude est d’introduire la
tesse de groupe. notion de dispersion.
L’étude de la propagation dans les milieux
matériels est hors programme.
1.6.2 Réflexion d’une onde électromagnétique sur un conducteur parfait
Programme Commentaire
Conducteur parfait. Relation de passage
du champ électromagnétique à l’interface
vide-conducteur parfait.
Réflexion sous incidence normale d’une On limite l’étude à celle des champs de
onde électromagnétique plane, progressive l’onde réfléchie et de l’onde stationnaire.
et monochromatique sur un plan conducteur
parfait. Onde stationnaire.
1.6.3 Guide d’onde à section rectangulaire
Programme Commentaire
Guide d’ondes infini à section rectangu- On cherche la structure du champ élec-
laire. Structure du champ électrique guidé. tromagnétique des modes T En0 .
Modes propres. On montre que le phénomène de dispersion
Dispersion. Vitesse de phase. Vitesse de et la présence d’une fréquence de coupure
groupe. sont dus aux conditions aux limites.
1.6.4 Rayonnement dipolaire
Programme Commentaire
Structure à grande distance du champ On admet les expressions des potentiels
électromagnétique d’un dipôle électrique os- retardés.
cillant. La mémorisation des résultats n’est pas exi-
gible. Cependant, les élèves doivent connaître
les étapes qui conduisent à ces résultats.
– Page 21/100 –1.6. PHYSIQUE DES ONDES CHAPITRE 1. MP
On se limite à présenter les expressions
−
→ −
→
Puissance rayonnée. de E et B uniquement dans la zone de
rayonnement définie par r ≫ λ .
– Page 22/100 –CHAPITRE 1. MP 1.7. TP-COURS
Approche expérimentale
1.7 TP-cours
1.7.1 Etude des défauts de l’amplificateur opérationnel
Ce TP cours est l’occasion de rappeler le modèle idéal de l’amplificateur opérationnel ainsi
que les défauts non linéaires vus en première année.
Programme Commentaire
Tension de décalage. Courants de polari-
sation. On insiste sur les ordres de grandeur.
On signale le rôle du montage suiveur
Impédances d’entrée et de sortie. dans l’adaptation d’impédance.
1.7.2 Analyse spectrale
Ce TP-cours est traité en parallèle avec le cours correspondant.
Programme Commentaire
Décomposition d’un signal périodique en On admet le théorème de Fourier.
série de Fourier. On donne la décomposition en série de Fou-
rier des signaux sinusoïdal, carré et triangu-
laire.
Caractéristiques d’un signal périodique : On détermine ces caractéristiques pour
valeur moyenne, valeur efficace, valeur ef- des signaux sinusoïdal avec composante
ficace vraie, fréquence fondamentale et har- continue, signal carré et triangulaire.
monique.
Effet d’un filtre linéaire sur un signal pé- On interprète le spectre du signal de sor-
riodique. tie à partir du spectre du signal d’entrée et la
fonction de transfert du filtre.
On utilise un logiciel et/ou un oscilloscope
numérique.
1.7.3 Multiplication des signaux. Application à la modulation et la détec-
tion synchrone
Programme Commentaire
– Page 23/100 –1.7. TP-COURS CHAPITRE 1. MP
Etude d’un composant multiplieur Il s’agit de présenter un multiplieur ana-
analogique : logique réalisant la fonction vs (t) = k.ve1 .ve2 (t),
Schéma et relation de fonctionnement, li- et quelques unes de ses applications.
mites et précaution d’utilisation.
Multiplication d’un signal par une constante. Dans chaque cas, on mesure et on inter-
Multiplication d’un signal sinusoïdal par lui- prète les caractéristiques du signal de sortie :
même. amplitude, fréquence et valeur moyenne. On
Multiplication de deux signaux sinusoïdaux fait l’analyse spectrale du signal de sortie et
différents. on fait remarquer la non linéarité du compo-
sant.
Dans le cas de la multiplication de deux si-
gnaux sinusoïdaux différents, on distingue
les deux cas : fréquences voisines et fré-
quences très différentes.
APPLICATION A LA MODULA-
TION D’AMPLITUDE
On explique l’intérêt de la modulation
Intérêt de la modulation. analogique dans la transmission des signaux.
Modulation d’amplitude à l’aide d’un
multiplieur analogique, taux de modulation.
On fait constater l’influence du taux de
Démodulation par détection d’enveloppe. modulation sur la démodulation d’ampli-
tude.
Démodulation synchrone.
1.7.4 Spectroscopie à réseau
Ce Tp-cours est l’occasion de rappeler les constituants et le fonctionnement du goniomètre
vu en première année.
Programme Commentaire
Formule des réseaux par transmission.
Minimum de déviation dans un ordre donné :
intérêt expérimental.
Dispersion par le réseau dans un ordre Les positions des raies observées sont in-
donné : spectre d’ordre p. terprétées comme résultant d’une condition
d’interférences constructives.
Réglage du goniomètre et utilisation Pour le réglage, on s’appuie sur les tech-
du spectroscope niques vues dans la partie expérimentale du
lampe étalon, courbe d’étalonnage, mesure programme de première année. La connais-
– Page 24/100 –CHAPITRE 1. MP 1.7. TP-COURS
de longueurs d’onde, mesure du pas d’un ré- sance de protocoles de réglages de la per-
seau. pendicularité de l’axe optique de la lunette,
de l’axe de rotation de la plate-forme et de
la perpendicularité de la normale au réseau à
l’axe de rotation de la plate-forme n’est pas
exigible.
Le choix des exemples sur lesquels la spec-
troscopie à réseau est mise en œuvre relève
de l’initiative du professeur.
On définit le pouvoir dispersif d’un ré-
Pouvoir dispersif d’un réseau seau en comparant différent réseaux
On définit le pouvoir de résolution et on
Pouvoir de résolution indique les facteurs limitant ce pouvoir de ré-
solution : (pouvoir séparateur du détecteur,
influence de la largeur de la fente source).
1.7.5 Polarisation des ondes lumineuses
Programme Commentaire
Production et analyse d’une lumière po- De façon seulement qualitative, on met
larisée rectilignement. en évidence la polarisation par réflexion vi-
treuse et par diffusion.
On se limite au fonctionnement des polari-
seurs dichroïques (anisotropie d’absorption).
On considère que la lumière obtenue par un
polaroid est totalement polarisée.
Loi de Malus.
Les lames à retard sont hors programme.
1.7.6 Interféromètre de Michelson
Programme Commentaire
Présentation de l’appareil : miroirs, sépa- On fait remarquer le rôle de chaque élé-
ratrice, compensatrice, vis de réglages. ment de l’appareil.
Réglage de l’appareil en lame d’air à On met en évidence l’influence de la lar-
faces parallèles avec une lumière spectrale : geur spatiale de la source sur la diminution
franges d’égale inclinaison, conditions d’éclai- du contraste et la localisation des franges
rages d’observation et défilement des an- d’interférence.
neaux.
– Page 25/100 –1.8. TRAVAUX PRATIQUES CHAPITRE 1. MP
Réglage de l’appareil en coin d’air avec Les interférences en lumière blanche et
une lumière spectrale : en lumière polarisée est hors programme.
Franges d’égale épaisseur.
Conditions d’éclairages et d’observation.
1.8 Travaux pratiques
TP No 1. Pendule pesant. Pendule de torsion
TP No 2. Oscillateur autoentretenu quasi sinusoïdal
TP No 3. Conversion alternatif-continu
TP No 4. Oscillateur de relaxation
TP No 5. Montages à amplificateur opérationnel (intégration, dérivation)
TP No 6. Effet d’un filtre linéaire sur un signal périodique
TP No 7. Étude d’un guide d’onde centimétrique
TP No 8. Propagation libre d’une onde électromagnétique (suite du guide d’onde, rayonne-
ment)
TP No 9. Diffraction des ondes lumineuses
TP No 10. Mesures optiques à l’aide de l’interféromètre de Michelson
– Page 26/100 –Chapitre 2
TSI
Le programme de physique s’articule sur une approche équilibrée entre théorie et expé-
rience, afin d’apporter à l’étudiant les outils conceptuels et méthodologiques pour lui permettre
de comprendre le monde naturel et technique qui l’entoure et de faire l’analyse critique des
phénomènes étudiés .
L’enseignement de la physique en deuxième année s’inscrit dans la continuité de l’enseigne-
ment de première année.
L’approche théorique se compose de six parties : mécanique, électronique, optique, électroma-
gnétisme, physique des ondes et thermodynamique. Les applications aux systèmes industriels
ont étés privilégies notamment en thermodynamique.
L’approche expérimentale est composée d’expériences de cours, de TP-cours et de travaux pra-
tiques. Les TP-cours, ont pour but, l’acquisition de connaissances et d’un savoir faire expéri-
mental dans le cadre d’un travail interactif et encadré. Les TP sont orientés vers l’acquisition
d’une autonomie progressive dans la démarche expérimentale. Chaque fois que cela est pos-
sible, l’ordinateur interfacé doit être utilisé pour l’acquisition et le traitement des données expé-
rimentales. Il devient ainsi un instrument courant des laboratoires, au service de l’expérience.
Les expériences de cours et les TP relèvent de l’initiative pédagogique du professeur : si le
programme propose des thèmes de TP choisis notamment pour illustrer le cours de physique,
ceux-ci peuvent être remplacés par tout thème à l’initiative du professeur et ne faisant appel
qu’aux connaissances au programme de la classe. En revanche le contenu des TP-Cours de phy-
sique, fixé par le programme est exigible aux concours dans toutes les épreuves, écrites, orales
et éventuellement pratiques.
Dans le programme qui suit, chaque rubrique de TP-Cours correspond à un thème ; chaque
thème correspond à une ou plusieurs séances, le choix du découpage d’un thème relève de l’ini-
tiative pédagogique du professeur.
Il convient de remarquer que les thèmes de TP-cours sont conçus pour être traité conjointement
aux thèmes de cours correspondants.
Il est fortement conseillé de suivre la progression des thèmes dans l’ordre suivant :
Mécanique,électronique,électromagnétisme, optique et thermodynamique .
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