Programme de colle S13 : lundi 06 - vendredi 10 janvier

Résumé des questions de cours imposées :
- chap.8 : démo négliger courant déplacement
- chap.7 : démo rapport gyromagnétique (modèle planétaire)
- chap.6 : énergie constitution noyau atomique

Remarques :
- le noyau atomique a été travaillé en autonomie pendant les vacances (vidéo à l'appui)
- Th d'Ampère = coeur de la colle pour les exos
- induction : avons passé 4h en cours pour refaire les exos de base (en plus des révisions de cours en autonomie, vidéos à l'appui)

 

EMag chap.8 : Induction (Cours et exos)

- révisions PCSI
- ARQS magnétique : MAmpère comme en statique, puis validité loi des noeuds
- demander à un(e) étudiant(e) la démo justifiant de négliger le courant de déplacement
- Attention : seule la version de Faraday de PCSI est au programme de spé (i.e. flux à travers une surface délimitée par un circuit filiforme). Un contour de Faraday immatériel n'est pas explicitement au programme
- les courants de Foucault n'ont donc pas été traités en cours
- Coeff d'inductance : définition et intérêt, L dans cas solénoïde, énergie magnétique (bobine seule, et bobines couplées)
- (la demo de l'expression du couple de Laplace sur cadre rectangulaire est HPgm de colle)

 

EMag chap.7 : Magnétostatique (Cours et Exos)

- Déterminations de B avec Ampère, nbeux exemples traités
- rappel : courant 2D hors programme, donc donner suffisamment d'indications si apparaissent dans un exo
- dipôle magnétostatique
- Forcément poser à un(e) étudiant(e) le calcul du rapport gyromagnétique (atome H cas classique)
- ordre de grandeur par analyse dim : magnéton Bohr
- moment magnétique volumique max d'un aimant, actions subies par un dipôle placé dans champ ext (formules doivent être données, l'effet du couple doit pouvoir être justifié via la formule)

 

EMag : chap.4 à 6 (Cours et exos)

- Potentiel, énergie potentielle, relations V- E (locale et intégrale)
- cartes de champ
- analogie avec gravitation
- Effet Hall : à demander à un(e) étudiant(e)
- Condensateur
- Dipôle EStat : actif et passif (passif : formules à connaître par coeur, sauf force dans cas Eext non-uniforme)
- Polarisabilité d'un atome de Thomson
- forcément demander : Energie de constitution d'un noyau atomique

Programme de colle S12 : lundi 16 - vend 20 décembre

Partie cours imposante, résumé des parties à tester dans la colle (avec énoncé) :
    condensateur plan
    dipôle EStat : E et V créés
    Calcul Effet Hall
    Polarisabilité d'un atome de Thomson
    B créé par fil ou cylindre
Attention : noyau atomique hors pgm cette semaine

 

EMag chap.7 : Magnétostatique (Cours)

- Déterminations de B avec Ampère : cas du fil ou du cylindre à poser à un(e) étudiant(e)
- rappel : courant 2D hors programme
- chapitre non terminé

 

EMag : chap.4 à 6 (Cours et exos)

- Potentiel, énergie potentielle, relations V- E (locale et intégrale)
- cartes de champ
- analogie avec gravitation
- Effet Hall : à demander à un(e) étudiant(e)
- Condensateur plan : à demander à un(e) étudiant(e)
- Dipôle EStat actif : demander calcul V puis E à un(e) étudiant(e)
- Dipôle EStat passif : formules à connaître par coeur, sauf force dans cas Eext non-uniforme
- Polarisabilité d'un atome de Thomson : demander calcul V puis E à un(e) étudiant(e)
- Attention : Energie de constitution d'un noyau atomique hors pgm

 

EMag : chap.3 Gauss (Cours et exos)

- de nombreux exemples faits ensemble, méthode doit être maîtrisée

Programme de colle S11 : lundi 09 - vend 13 décembre

EMag : chap.4 (Cours et exos)

- Potentiel, énergie potentielle, relations avec champ élec
- Lecture carte de champ : Attention, surfaces équipotentielles pas encore traitées, ni la suite du chapitre

 

EMag : chap.3 Gauss (Cours et exos)

- de nombreux exemples faits ensemble, méthode doit être maîtrisée

 

EMag : chap.2 Maxwell (Cours et exos)

- vérifier que equ Maxwell sont connues. Attention, nous n'avons pas encore vu tous les équivalents intégrales
- tester aussi relation locale conservation énergie EMic (dans vide, puis avec porteurs mobiles), pas de démo, vérifier compréhension physique des termes
- niveau cours, tester les membres du trinôme sur un des deux thèmes suivants :
  1- accélération particule chargée entre deux plaques avec ddp U
   2- mouvement plan circulaire dans champ B, deux possibilités :
      - soit on suppose le caractère circulaire, et les étudiants trouve le rayon en polaire
      - soit ils utilisent la base de Frenet (nveaux pgm) pour tout démontrer (trajectoire plane, circulaire, rayon)

Programme de colle S10 : lundi 02 - vendredi 06 décembre

Préambule : GROSSE PARTIE DE COURS
- une grosse partie de la colle pour tester le cours (notamment equ Maxwell + Poynting : aucune erreur tolérée)
- niveau cours, tester chaque membre du trinôme sur un des 4 exercices suivants :
   1- accélération particule chargée entre deux plaques avec ddp U (révision PCSI), en donnant expression énergie potentielle électrique, ainsi que relation champ élec - tension (relations seront démontrées plus tard dans le cours).
Ne pas demander de passer par le PFD (pour ancrer l'idée qu'aux concours c'est le TEM qu'il faut utiliser)
   2- mouvement plan circulaire dans champ B (révision PCSI), deux possibilités :
      - soit on suppose le caractère circulaire, et les étudiants trouvent le rayon en polaire
      - soit ils utilisent la base de Frenet pour tout démontrer (trajectoire plane, circulaire, rayon)
   3- modèle de Drude (frottements fluide uniquement), expression conductivité en fonction paramètres
   4- Th Gauss : cas d'une particule chargée seule

 

EMag : chap.3 Gauss (Cours) (et ~exos)

- Seul le cas de la particule chargée a été traité (expression champ E uniquement, discussion pas faite)
- D'autres exemples peuvent être traités en exo, mais ne pas être trop exigent cette semaine

 

EMag : chap.2 Maxwell (Cours)

- révisions PCSI : mvt dans E et mvt dans B
- vérifier que equ Maxwell sont connues. Attention, nous n'avons pas encore vu les équivalents intégrales
- tester aussi relation locale conservation énergie EMic, en l'absence ou en présence de charge et de courant
- relations de passage ne sont pas au programme

 

EMag : chap.1 conduction élec (Cours + exos)

- Définition du courant, du vecteur j
- loi conservation charge (intégrale et locale, pas tester la démo pour passage d'une forme à l'autre)
- Tester expressions :
  - loi ohm locale (limite de validité en fréquence du champ électrique excitateur)
  - puissance volumique reçue par les porteurs du la part du champ EMic (effet Joule si transport dans milieu matériel)
  - expression résistance électrique pour conduction rectiligne en fonction des dimensions du conducteur
  - analogies électrique/thermique
- Un membre du trinôme doit tomber sur l'établissement de la loi d'ohm locale via le modèle de Drude (modèle à donner, frottements fluide uniquement), discussion de l'expression conductivité en fonction paramètres

 

Machines thermiques, diagramme logP,h (Cours et exos)

- MTic à traiter uniquement avec les ppes en écoulement et le diagramme logP,h (ou T,s car au pgm PC)
- les autres modélisations (GParfait p.e.) n'ont pas été révisées, et le seront juste avant les écrits

 

Bilans macros : tous types (Exos)

DS fait vendredi

Programme de colle S9 : lundi 25 - vend 29 novembre

EMag : chap.1 conduction élec (Cours)

Attention : chapitre pas terminé
- Définition du courant, du vecteur j
- loi conservation charge (intégrale et locale, ne pas tester la démo pour passer de l'une à l'autre)
- loi ohm locale a été donnée (admise, lien avec loi intégrale pas encore établie par le calcul)
- Un membre du trinôme doit tomber sur l'établissement de la loi d'ohm locale via le modèle de Drude (modèle à donner, frottements fluide uniquement), discussion de l'expression conductivité en fonction paramètres. Limite validité en fréquence non-traitée
- toute la suite du chapitre est hors pgm de colle

 

Thdic : diagrammes logP-h (Exos)

- MTic à traiter uniquement avec les ppes en écoulement et le diagramme logP,h (ou T,s car au pgm PC)
- les autres modélisations (GParfait p.e.) n'ont pas été révisées, et le seront juste avant les écrits

 

Révisions machines thermiques PCSI : (Cours uniquement)

- les 3 théorèmes de Carnot doivent pouvoir être énoncés, et démontrés :
- demandez à chaque étudiant d'en énoncer un + schéma ppe de la machine correspondante (échanges énergie, signes, déf syst, identification concrète des sources de chaleur) + définition efficacité
- ils doivent aussi redémontrer le théorème de Carnot associé

 

Bilans macros : chap.3 Bilans d'énergie en stationnaire (Cours et exos)

- 1er ppe stationnaire peut être demandé en cours par coeur (démo peut aussi être demandée)
- exos TEM régime stationnaire (avec pompe par exemple)

 

Bilans macros : chap.2 bilans qté mvt (Exos)

- il s'agit essentiellement de tester un savoir faire
- bien définir deux systèmes, l'ouvert et le fermé. Comprendre l'intérêt d'utiliser un système fermé
- pas de bilan de moment cinétique

Programme de colle S8 : lundi 18 - vend 22 novembre

Révisions machines thermiques PCSI : (Cours uniquement)

- les 3 théorèmes de Carnot doivent pouvoir être énoncés, et démontrés :
- demandez à chaque étudiant d'en énoncer un + schéma ppe de la machine correspondante (échanges énergie, signes, déf syst, identification concrète des sources de chaleur) + définition efficacité
- ils doivent aussi redémontrer le théorème de Carnot associé

Bilans macros : chap.3 Bilans d'énergie en stationnaire (Cours uniquement)

- Partie 1 uniquement : énoncé et démo 1er ppe stationnaire
- Partie 2 HORS  PGM de colle

Bilans macros : chap.2 bilans qté mvt (Cours et exos)

- il s'agit essentiellement de tester un savoir faire
- bien définir deux systèmes, l'ouvert et le fermé. Comprendre l'intérêt d'utiliser un système fermé
- pas de bilan de moment cinétique

Mecaflu : chap.5 Bernoulli (Cours et exos)

- chaque étudiant doit tomber sur un des cas suivants : Torricelli, Venturi, Pitot

Programme de colle S7 : mardi 12 - 15 novembre

Mecaflu : chap.5 Bernoulli (Cours et exos)

- étudiants doivent traiter un des cas suivants : Torricelli, Venturi, Pitot
- TD pas encore fait, ne pas s'attendre à bcp de dextérité sur ce chapitre

Mecaflu : chap.4 Traînée sur une sphère (Cours et exos)

- un.e étudiant.e doit tomber sur lecture courbe Cx=f(Re) : doit retrouver expression loi Stokes à partir graphe, expression Cx à gd Re à retrouver aussi
- déf Cx pas à connaître par coeur
- doit connaître le critère (grossièrement) pour modéliser la traînée comme linéaire ou quadratique en vitesse
- Notion de couche limite et d'écoulement parfait

Mecaflu : chap.3 Poiseuille cylindrique (Cours et exos)

- Moody est hors programme PC (est dans le poly pour culture)
- conduites : déf laminaire, turbulent, critère avec Re
- au moins un étudiant doit tomber sur Poiseuille cylindrique (bien donner les expressions des opérateurs dans ce cas là)

Mecaflu : chap.2 Dynamique fluides visqueux (Cours et exos)

Programme de colle S6 : lundi 04 - vend 08 novembre

Mecaflu : chap.3 Poiseuille cylindrique (Cours et exos)

- Moody est hors programme PC (est dans le poly pour culture)
- conduites : déf laminaire, turbulent, critère avec Re
- au moins un étudiant doit tomber sur Poiseuille cylindrique (bien donner les expressions des opérateurs dans ce cas là)

 

Mécaflu chap.2 : dynamique des fluides visqueux (Cours et exos)

- déf qualitative du nb de Reynolds, et démonstration expression par analyse dimensionnelle
- un étudiant du trinôme doit tomber sur Couette plan (avec énoncé)
- un autre doit tomber sur Poiseuille plan (avec énoncé)
- un étudiant doit tomber sur l'expression de la contrainte de cisaillement (pour champ vitesse simple du cours), puis démo de la force volumique de viscosité
- NStokes doit être connue par coeur et interprétée physiquement

 

Mécaflu chap.1 : cinématique des fluides (Cours)

- tester étudiants sur expression opérateur (v.grad) en cartésien
- tester étudiants sur compréhension de la définition de la dérivée particulaire (i.e. sur sa signification physique) : on pense lagrangien mais on écrit en eulérien
- interprétation des deux termes de la dérivée particulaire (nom des termes et analogie)
- Propriétés écoulement stationnaire à tester : intégral et local (pas forcément démo)
- idem pour écoulement incompressible et homogène + les deux réalisations concrètes de ce type d'écoulement
- bien tester la connaissance du Théorème de Stokes (circulation-rotationel), ainsi que la définition de ce qu'est une circulation. Nous avons investi du temps sur ces notions

Programme de colle S5 : lundi 14 - vend 18 octobre

Mécaflu chap.1 : cinématique des fluides (Cours)

- tester étudiants sur expression opérateur (v.grad) en cartésien, rotationnel et divergence aussi
- tester étudiants sur compréhension de la définition de la dérivée particulaire (i.e. sur sa signification physique)
- interprétation des deux termes de la dérivée particulaire (nom des termes et analogie "tapis roulants" ou équivalent)
- Déf et propriété écoulement stationnaire à tester, sous les deux formes : intégral et local (pas démo)
- Déf et propriété écoulement incompressible et homogène + les deux réalisations concrètes de ce type d'écoulement
- tester le Th de Stokes

 

Diffusion thermique (Cours et exos)

- un étudiant doit tomber sur démo équation chaleur dans cas unidim unidir cartésien
- un autre doit faire un bilan en présence d'effet Joule pour trouver la loi conservation en présence terme source dans cas unidim unidir cartésien (expression Relec connue par analogie avec Rthermique)
- un autre doit faire un bilan en présence de conducto-convection latérale (NB : loi Newton doit être donnée)
- un autre doit démontrer la loi d'ohm thermique dans cas unidir unidim cartésien, en repartant de équation chaleur, et au passage démontrer l'expression Rth = L/S*lambda
- ne pas hésiter à travailler en coordonnées cylindriques et sphériques, nous avons investi du temps sur ces situations

Programme de colle S4 : lundi 07 - vend 14 octobre

Diffusion thermique (Cours et exos)

- un étudiant doit tomber sur démo équation chaleur dans cas unidim unidir cartésien
- un autre doit faire un bilan en présence d'effet Joule pour trouver la loi conservation en présence terme source dans cas unidim unidir cartésien (expression Relec connue par analogie avec Rthermique)
- un autre doit faire un bilan en présence de conducto-convection latérale (NB : loi Newton doit être donnée)
- un autre doit démontrer la loi d'ohm thermique dans cas unidir unidim cartésien, en repartant de équation chaleur, et au passage démontrer l'expression Rth = L/S*lambda
- ne pas hésiter à travailler en coordonnées cylindriques et sphériques, nous avons investi du temps sur situation cylindrique

Diffusion particulaire (Cours et exos)

- tester : distinction diffusion/convection; cause et csq de la diffusion; exemples concrets; déf densité volumique de particules, flux, flux surfacique (unités, pour vérifier que ces nouvelles grandeurs sont comprises physiquement)
- établissement équation locale de conservation dans cas unidirectionnel + unidimensionnel cartésien 
- Loi Fick + interprétation physique. Unité D, et hiérarchie diffusion dans gaz, liquide, solide
- établissement (+ savoir par coeur) équation de diffusion (irréversibilité car d/dt)
- Etablir relation entre distance et durée caractéristique de diffusion (raisonnement par analyse dim/odg à partir équation diffusion) + interprétation physique

Opérateurs analyse vectoriel (Cours)

- Vérifier que grad, div, rot, laplacien connus en cartésien