Cours de Physique Samedi 6 Novembre Tutorat 2010-2011.

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1 Cours de Physique Samedi 6 Novembre Tutorat 2010-2011

2 Plan I.La Physique, comment ça se travaille ? II.En général… III.Mécanique IV.Electrostatique et Magnétisme V.Ondes VI.Trucs et Astuces pour la Physique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/20112

3 Plan I.La Physique, comment ça se travaille ? II.En général… III.Mécanique IV.Electrostatique et Magnétisme V.Ondes VI.Trucs et Astuces pour la Physique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/20113

4 La Physique, comment ça se travaille ? Une question qui revient souvent, mais à laquelle il est difficile de donner une réponse précise. -Cours maîtrisé et compris (pas forcément appris par cœur) -Utiliser sa logique plus que sa mémoire. -Faire de nombreux exercices pour avoir des réflexes dans la résolution. Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/20114

5 Plan I.La Physique, comment ça se travaille ? II.En général… III.Mécanique IV.Electrostatique et Magnétisme V.Ondes VI.Trucs et Astuces pour la Physique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/20115

6 En général… -F-Faites des schémas. -S-Surlignez les informations importantes. -L-Lisez bien les énoncés -R-Revenez aux définitions des choses quand vous ne trouvez pas. -I-Il n’y a pas de point négatif en PAES. Cochez une réponse au hasard si vous ne savez pas ! On sait jamais, une chance sur cinq c’est mieux que zéro sur cinq… Comment résoudre un exercice de Physique ? Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/20116

7 En général… N’oubliez pas les trucs « bêtes » en maths comme : -Le théorème de Pythagore -Celui de Thalès -La trigonométrie (SOHCAHTOA/CAHSOHTOA) -Les Barycentres (…et oui !) -Les propriétés des vecteurs Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/20117

8 En général… Les produits vectoriels. Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/20118

9 En général… Alias « mais pourquoi il se complique la vie ?! »… … Parce que c’est beaucoup plus simple (quand on sait s’en servir) ! Trois types de repères : -Le repère Cartésien, ou x-y-z : celui auquel vous êtes habitués -Le repère Cylindrique (rayon, hauteur, angle) -Le repère Sphérique (rayon, deux angles) Les repères ?! Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/20119

10 En général… Le repère Cartésien : le plus simple et celui avec lequel on travaille depuis tout petit. Mais le principe est le même que pour les deux autres : à comprendre maintenant ! Un point est défini par sa position par rapport à des vecteurs unitaires. Souvent trois, parfois uniquement deux : x, y et z. Les repères ?! (source : Wikipedia) Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201110

11 En général… Le repère Cylindrique : Pour un mouvement circulaire mais dans le même plan autour d’un point qui change de hauteur = une rotation dans un plan et un déplacement linéaire en même temps (ou pas). = Coordonnées polaires dans l’espace. Les repères ?! Source : astrosurf.com (source : Wikipedia) Déplacement selon z Point défini par trois dimensions : 1.Un rayon : axe r ou ρ ou OM 2.Un angle : « axe » (vecteur) θ 3.Une hauteur : axe z. Rotation selon r et θ Analyse du mouvement d’un satellite en orbite autour de la planète… en considérant que la planète avance linéairement (bon ok mon exemple est nul). Rayon : permet de savoir à quelle distance il se trouve du centre = dessine un cercle. Angle θ : permet de savoir où il se trouve sur le périmètre du cercle. Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201111

12 En général… Le repère Sphérique : Pour un mouvement circulaire dans tous les plans de l’espace autour d’un point = uniquement une rotation. = Coordonnées polaires avec un angle de plus. Les repères ?! (source : Wikipedia) Point défini par trois dimensions : 1.Un rayon : axe r ou ρ ou OM 2.Un premier angle : vecteur θ 3.Une second angle : vecteur ϕ (ou φ) Analyse d’un phénomène qui se propage dans toutes les directions à partir d’un point de la même façon (onde sphérique dans un milieu isotrope (Haut parleur)). Rayon : permet de savoir à quelle distance il se trouve du centre (= point où il est fixé). = défini la sphère. Si le repère était un fruit, on a alors son diamètre et on sait que le point se trouve quelque part dans la « peau » de ce dernier… reste à savoir où ! Angle θ : permet de placer le point sur le périmètre de ce cercle. Angle ϕ : permet de placer un cercle par rapport à l’horizontal. Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201112

13 Les repères La preuve de ce que j’avance ! Vitesse plus du tout perpendiculaire à x ou y… Vitesse toujours perpendiculaire à r ! Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201113

14 Plan I.La Physique, comment ça se travaille ? II.En général… III.Mécanique IV.Electrostatique et Magnétisme V.Ondes VI.Trucs et Astuces pour la Physique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201114

15 Mécanique Analyse des forces et des mouvements. Tombe rarement au concours… encore que ?! …Pas mal de choses un peu abstraites. Eclairciçons un peu tout ça ! Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201115

16 Mécanique Plusieurs termes difficiles à définir… Quantité de mouvement : un peu comme l’énergie… Proche d’une « impulsion » : c’est ce qui pousse l’objet à avancer. Moment d’une force : C’est ce qui caractérise la rotation d’un objet qui tourne autour d’un axe sous l’effet d’une force (un volant qu’on tourne par ex). Moment cinétique : C’est ce qui caractérise la rotation d’un objet qui tourne autour d’un axe sous l’effet d’une quantité de mouvement (un volant qu’on lance et qui tourne tout seul). Vecteur du moment = axe autour duquel tourne l’objet. Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201116

17 Mécanique Calculer le moment d’une force : Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201117

18 Mécanique Calculer le moment cinétique : Source : astrosurf.com Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201118

19 Mécanique On me demande de donner l’expression d’une vitesse… Comment je fais ?! Plusieurs méthodes : -Un bilan des forces et le principe fondamental de la dynamique (PFD) -Utiliser le travail et l’énergie cinétique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201119

20 Mécanique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201120

21 Mécanique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201121

22 Mécanique Interpréter une courbe d’énergie potentielle… Le « truc du ballon ». (source : poly d’ED de cette année) Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201122

23 Mécanique Bilan des forces, t’es gentil mais… La bille ne s’enfonce pas dans le sol : quelque chose équilibre donc son poids… (somme du poids et d’une autre force = 0). Souvenons-nous de ça pour la suite… Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201123

24 Mécanique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201124

25 Mécanique Bilan des forces, t’es gentil mais… La réaction du support : la seule difficulté du truc… : on décompose ça en deux composantes (y et x). L’équilibre (s’enfonce pas dans le sol) doit être respecté : somme des vecteurs nulle. Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201125

26 Mécanique Des trucs en général : -N-Ne pas oublier la conservation de l’énergie mécanique -S-Souvent, un bilan des forces est nécessaire comme résolution. -F-Faites des schémas. Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201126

27 Plan I.La Physique, comment ça se travaille ? II.En général… III.Mécanique IV.Electrostatique et Magnétisme V.Ondes VI.Trucs et Astuces pour la Physique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201127

28 Electrostatique et Magnétisme C’est comme la mécanique… …mais avec d’autres forces ! …enfin presque ! Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201128

29 Electrostatique et Magnétisme Mécanique Etude d’un point immobile Etude d’un point mobile Electromagnétisme Etude d’une charge immobile – Electrostatique Etude d’une charge mobile – Magnétisme Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201129

30 Electrostatique Deux formules très utiles sur lesquelles vous retomberez tout le temps : Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201130

31 Electrostatique La charge établit son champ… …et on y met ce qu’on veut ! Le MÊME champ s’appliquera alors à toutes les charges prises dedans à un même rayon. Lorsque deux champs se superposent, on additionne ! Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201131

32 Electrostatique Une spire (puisque je vous dis de faire des schémas !) : Les effets des champs à l’intérieur de la spire s’annulent au centre : égale distance des charges, s’annulant deux à deux. Le champ à l’extérieur de la spire n’est pas nul ! Un point est jamais à égale distance des deux charges qui s’annulent l’une l’autre ! L’effet des champ partout ailleurs s’additionnent donc sans s’annuler (logique). Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201132

33 Electrostatique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201133

34 Electrostatique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201134

35 Electrostatique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201135

36 Electrostatique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201136

37 Magnétisme Pareil que l’électrostatique… mais en mouvement. Le champ électrostatique devient un champ magnétique produit par une induction magnétique. Après, la charge peut être beaucoup de chose : fil, charge toute seule, etc… D’où la nécessite de passer par un élément petit et de l’intégrer… comme pour l’électro ! Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201137

38 Magnétisme Selon quel vecteur appliquer l’induction magnétique ?! Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/2011 38

39 Magnétisme Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201139

40 Magnétisme A B C K 1. On regarde dans quel(s) sens vont les courants : Tous le même, ils viennent vers nous. 2. On trace le vecteur « OM » (Nom du cours mais faux ici) : Il suffit de tracer les vecteurs. 3. On trace le résultat du produit vectoriel : perpendiculaire et dans le bon sens, de même norme !! 4. On additionne les trois vecteurs ! Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201140

41 Magnétisme A B C K Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201141

42 Plan I.La Physique, comment ça se travaille ? II.En général… III.Mécanique IV.Electrostatique et Magnétisme V.Ondes VI.Trucs et Astuces pour la Physique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201142

43 Ondes Amplitude (dans la même unité que la fonction d’onde) Nombre d’onde angulaire (rad.m -1 ) Pulsation (rad.s -1 ) Phase (rad) Cours parfaitement maitrisé = exercice réussi (enfin, espérons) ! Tous les exercices se résolvent avec la même formule générale qu’il faut remanier et utiliser pour les ondes progressives. Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201143

44 Ondes Amplitude Nombre d’onde angulaire Pulsation Phase Varie entre -1 et 1. A : Amplitude qui donne la valeur à sa fonction = amplitude de la déformation ! ϕ : phase. Sert juste à décaler une onde d’une autre… Revoir vos formules de trigonométrie ++ ! La fonction qui représente la forme de l’onde = de la déformation. λ : longueur d’onde (= période spatiale). Distance entre deux points en phase T : période temporelle. Temps entre deux points en phase. f : fréquence de l’onde. Nombre d’oscillations en une seconde. Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/2011 44

45 Ondes Deux ondes qui passent au même point mais qui se propagent dans des sens inverses se superposent. Par exemple, une onde qui se réfléchit dans un mur sans atténuation. Elles vont former une onde stationnaire si : -Elles ont la même pulsation (ω) ou fréquence ou période temporelle (pareil !) -Elles ont même amplitude. -Une phase identique ou non ! Une onde peut être progressive sans être stationnaire… La formule du cours est démontrée très facilement : on additionne les fonctions d’ondes des deux ondes, et on applique une formule de trigonométrie (somme de deux cosinus). Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201145

46 Ondes Les ondes sphériques : -Dans un milieu isotrope, une onde part d’une source et se propage dans toutes les directions à la fois (logique…). Elles est égale dans toutes les directions. -A partir de ce moment, on utilisera un repère sphérique, c’est le plus utile (voir II). -Par exemple, un haut parleur diffuse dans l’air des ondes sonores dans toutes les directions. Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201146

47 Ondes Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201147

48 Plan I.La Physique, comment ça se travaille ? II.En général… III.Mécanique IV.Electrostatique et Magnétisme V.Ondes VI.Trucs et Astuces pour la Physique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201148

49 Trucs et Astuces pour la Physique Comment faire pour aller vite le jour J ?! Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201149

50 Trucs et Astuces pour la Physique Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201150

51 Trucs et Astuces pour la Physique QCM = Possibilité d’éliminer certaines mauvaises réponses sans vraiment faire tout le calcul : Au lieu de résoudre une équation différentielle (par exemple), prenez la solution et remplacez dans l’équation… et voyez si ça colle ! Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201151

52 Trucs et Astuces pour la Physique Le « Truc des doigts » (ça n’a rien à voir avec ce à quoi vous pensez !!) : Produit vectoriel. Avec la main DROITE. Produit vectoriel : vecteur rouge ^ vecteur vert = vecteur bleu Chaque vecteur reste perpendiculaire aux deux autres ! home.scarlet.be Cours de Physique - Tutorat PSA 2010/201152

53 Et voilà ! En espérant que ça vous ait été utile… A la semaine prochaine !