Programme de colle S5 : lundi 17 - vend 21 octobre

Parties en gras doivent être testées durant la colle

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

- ATTENTION : chapitre non terminé :
    Reynolds n'a pas encore été traité (parties 3.2 et 3.3 du poly)
    Seul Couette plan a été vu (NB : je n'ai pas dessiné le champ v)
- il s'agit dans cette colle de surtout tester la connaissance du cours
- Tester Couette plan (avec énoncé)
- Tester démo de force volumique de viscosité (force viscosité doit être connue par coeur, dessin à l'appui, dans cas particulier unidir et unidim du programme)
- 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 "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
- 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
- ATTENTION : l'interprétation physique de div(v) et rot(v) à l'échelle de la particule de fluide n'est plus au programme

Diffusion thermique (Exos)

- ne pas hésiter à travailler en coordonnées cylindriques et sphériques, nous avons investi du temps sur ces situations

Programme de colle S4 : lundi 10 - vend 14 oct.

Mécaflu chap.1 : Cinématique des fluides (Cours uniquement)

- tester étudiants sur explication des deux points de vue Lagrangien et Eulérien, mais pas au programme d'expliciter les liens mathématiques entre les deux points de vue (je l'ai fait, mais ne pas insister)
- 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
- demander à un étudiant de démontrer expression de dérivée particulaire à partir de la définition
- ATTENTION :
    - je n'ai pas encore nommé les deux termes de la dérivée particulaire
    - la démo n'a été fait qu'avec la masse volumique, pas avec le champ des vitesses (mais interprétation physique ok)

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

Opérateurs analyse vectoriel (Cours)

- Vérifier que grad, div, rot, laplacien, (v.grad) sont connus en cartésien

Programme de colle S3 : lundi 03 - vend 07 octobre

Diffusion thermique (Cours)

- 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 (NB : expression Relec doit être donnée)
- un autre doit faire un bilan en présence de conducto-convection latérale (NB : loi Newton doit être donnée)

Diffusion particulaire (Cours et exos)

- TD sera fait mardi, mais exos possibles en guidant bien
- 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 : à demander à au moins un étudiant
- Loi Fick + interprétation physique. Unité D, et hierarchie diffusion dans gaz, liquide, solide
- établissement (et 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

 Chap intro : débit et loi de conservation (Cours uniquement)

- concepts introduits sur le transport de masse
- définition débit et vecteur débit surfacique (avec schéma)
- attention, je définis j à partir du débit, et je démontre la relation avec v (pas l'inverse)
- distinction eulérien / lagrangien pas encore vue
- équation intégrale et locale de conservation de la masse : savoir démontrer la locale à partir de l'application de l'intégrale à une tranche élémentaire en géom unidir et unidim
- Th flux-divergence à connaître, avec dessin à l'appui (équ locale à démontrer plutôt avec méthode ci-dessus)
- NB : je n'ai pas encore démontré l'équation intégrale de conservation de la masse pour un système ouvert à partir d'un système fermé (je l'ai introduit de manière intuitive) : sera vue plus tard dans chapitre "bilans macros"

Programme de colle S2 : lundi 26 - vend 30 septembre

Diffusion particulaire (Cours)

- 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 unidir + unidim cartésien : à demander à au moins un étudiant
- Loi Fick + interprétation physique. Unité D, et hierarchie diffusion dans gaz, liquide, solide
- établissement (et par coeur) équation de diffusion (irréversibilité car d/dt)
- La suite du chapitre n'a pas encore été traitée

 chap intro : débit et loi de conservation (Cours uniquement)

- concepts introduits sur le transport de masse
- définition débit et vecteur débit surfacique (avec schéma)
- attention, je définis j à partir du débit, et je démontre la relation avec v (pas l'inverse)
- distinction eulérien / lagrangien pas encore vue
- équation intégrale et locale de conservation de la masse : savoir démontrer la locale à partir de l'application de l'intégrale à une tranche élémentaire en géom unidir et unidim
- Th flux-divergence à connaître, avec dessin à l'appui (équ locale à démontrer plutôt avec méthode ci-dessus)
- NB : je n'ai pas encore démontré l'équation intégrale de conservation de la masse pour un système ouvert à partir d'un système fermé (je l'ai introduit de manière intuitive) : sera vue plus tard dans chapitre "bilans macros"

Opérateurs analyse vectoriel (Cours)

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

Mecaflu Chap.0 : statique des fluides PCSI + Cas en réf non galiléen (Cours + exos)

- énoncé RFS en vectoriel, avec gradient
- démo RFS (cas 1D) : demander à un étudiant cette démo
- démo P(z) cas liquide et atmo isoT : NE SURTOUT PAS CONFONDRE les deux situations
- Archimède : origine physique et théorème
- les deux exemples traités en non galiléen : demander à deux étudiants de traiter chacun un cas
- interprétation physique du gradient (grâce à la relation df et grad(f)) : demander à un étudiant
- autres notions math en début de ce poly (avec les interprétations physiques)

Meca point réf non gal : chap.1 et 2 (Cours et exos)

- le programme de PC est copié à la fin des polys de cours
- ne pas hésiter à poser en colle des exos traités en cours et en TD
- vitesse et accélération d'entraînement : avec point coïncident, mais aussi par coeur

Annexe syst coordonnées

- vérifier que étudiants maîtrisent les systèmes de coordonnées : dessin, distinction composante/coordonnée, expression déplacement élémentaire, surface élémentaire et volume élémentaire
- Recette pour trouver expression d'un volume ou d'une surface "simplement" élémentaire : anneau, coquille sphérique etc.

Révisions de méca PCSI

- toute la sup,
SAUF particules chargées (force Lorentz)
SAUF énergie potentielle effective Epeff

Programme de colle S1 : lundi 19 - vend 23 septembre

Mecaflu Chap.0 : statique des fluides PCSI + Cas en réf non galiléen (Cours uniquement)

- énoncé RFS en vectoriel, avec gradient
- démo RFS (cas 1D) : demander à un étudiant cette démo
- démo P(z) cas liquide et atmo isoT : NE SURTOUT PAS CONFONDRE les deux situations
- Archimède : origine physique et théorème
- les deux exemples traités en non galiléen : demander à deux étudiants de traiter chacun un cas
- interprétation physique du gradient (grâce à la relation df et grad(f)) : demander à un étudiant
- autres notions math en début de ce poly (avec les interprétations physiques)

Meca point réf non gal : chap.1 et 2 (Cours et exos)

- le programme de PC est copié à la fin des polys de cours
- ne pas hésiter à poser en colle des exos traités en cours et en TD
- vitesse et accélération d'entraînement : avec point coïncident, mais aussi par coeur

Annexe syst coordonnées

- vérifier que étudiants maîtrisent les systèmes de coordonnées : dessin, distinction composante/coordonnée, expression déplacement élémentaire, surface élémentaire et volume élémentaire
- Recette pour trouver expression d'un volume ou d'une surface "simplement" élémentaire : anneau, coquille sphérique etc.

Révisions de méca PCSI

- toute la sup,
SAUF particules chargées (force Lorentz)
SAUF énergie potentielle effective Epeff

Programme de colle S22 : lundi 28 - vendredi 1er avril

Ondes chap.5 : Réflexion et transmission à interface (Cours et exos)

- à demander à au moins un étudiant : ondes sonores dans fluide, incidence normale sur dioptre acoustique
- interface vide-plasma et vide-métal n'a pas encore été traité, mais peut être posé avec un énoncé bien détaillé

Ondes chap. 4 (Cours et exos)

- insister sur situations où équation d'onde n'est pas d'Alembert
- pas prioritaire d'établir les équations de couplage et l'équation d'onde : les donner et en tirer les conséquences physiques. L'établissement des ces équations peut être rejeté en fin d'exo
- dispersion, absorption, vitesse phase et groupe, interprétation physique, raisonnements énergétiques associés
- ondes évanescentes (stationnaires atténuées), ondes progressives atténuées ("pseudo-OPPH")
- NB : la distinction atténuation / absorption ne semble pas être au pgm (j'en ai parlé)
- Demander à au moins un étudiant : plasma, et conducteur à BF : effet de peau

Ondes chap.3 : OEM dans le vide (Cours et exos)

Demander à au moins un étudiant :
- démo structure OEM dans vide (trièdre, rapport des normes et relation dispersion). Démo à faire dans le cas d'une OEM polarisée rectilignement (sinon trop compliqué)
- aspects énergétiques OPPH pour aboutir à relation Poynting et uem : interprétation physique + relier une valeur numérique de puissance surfacique à l'amplitude du champ E + la relier à un débit de photons

pas d'exos spécifiques sur la polarisation au pgm de colle

Programme de colle S21 : lundi 21 - vend 25 mars

NB : réflexion et transmission à interfaces n'ont pas encore été traitées

Ondes chap. 4 (Cours et exercice)

- insister sur situations où équation d'onde n'est pas d'Alembert
- pas prioritaire d'établir les équations de couplage et l'équation d'onde : les donner et en tirer les conséquences physiques. L'établissement des ces équations peut être rejeté en fin d'exo
- dispersion, absorption, vitesse phase et groupe, interprétation physique, raisonnements énergétiques associés
- OPPH à vecteur d'onde complexe : "pseudo-OPPH"
- NB : la distinction atténuation / absorption ne semble pas être au pgm (j'en ai parlé)

Ondes chap.3 : OEM dans le vide (Cours)

Demander à au moins un étudiant :
- démo structure OEM dans vide (trièdre, rapport des normes et relation dispersion). Démo à faire dans le cas d'une OEM polarisée rectilignement (sinon trop compliqué)
- aspects énergétiques OPPH pour aboutir à relation Poynting et uem : interprétation physique + relier une valeur numérique de puissance surfacique à l'amplitude du champ E + la relier à un débit de photons
- pas d'exos spécifiques sur la polarisation au pgm de colle

Ondes chap.2 : ondes sonores dans fluides (Cours et exos)

Programme de colle S20 : lundi 14 - vend 18 mars

Ondes chap.2 : ondes sonores dans fluides (Cours et exos)
- les exos ne seront traités que mardi, mais exos possibles en guidant bien
- demander à un étudiant démo d'Alembert 1D, après avoir linéarisé les 3 équations. Doit pouvoir être fait sans énoncé
- NB1 : pour linéariser la déf du coeff de compressibilité (déf à partir de V ou rho, peu importe), je demande aux étudiants de faire Taylor-Young sur rho(P) (S est constante) autour de la situation d'équilibre (P0,S0). De nombreuses versions (livres, cours) me semblent physiquement et mathématiquement très contestables sur ce calcul
- NB2 : la démo "en lagrangien", à partir du mouvement d'une particule de fluide, sera traité en exo
- Ecriture cpx OPPH
- demander à un étudiant correspondance entre opérateurs diff et opérateurs cpx (utilisation nabla comme moyen mnémotechnique)
- notion impédance vue uniquement pour OPPH en cpx (pas pour OPP seules)
- Demander à un étudiant démo expression impédance
- Aspects énergétiques : demander l'ensemble des relations par coeurs, puis application à OPPH + interprétation de l'expression de la puissance surfacique par analogie avec phénomènes convectifs ("l'onde transporte de l'énergie")
- Tuyaux sonores pas vraiment au programme, mais tombent régulièrement.. pas encore traités, donc bien guider

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Cours et exos)
- demander à un étudiant démo ondes sonores dans solide (modèle continu tout de suite, pas de passage micro->macro et d'approximation continue "en cours de route")
- d'Alembert par coeur (1D seulement pour l'instant, pas laplacien), expression célérité par coeur
- savoir que phénomène décrit est forcément réversible
- savoir que célérité ondes varie comme raideur/inertie
- demander à un étudiant de retrouver ordre de grandeur du module d'Young à partir du modèle microscopique des chaînes d'atomes liés par des ressorts, l'ordre de grandeur des interactions atomiques étant connu
- Corde libre et fixées à ses deux extrémités : savoir retrouver les modes par une méthode graphique, mais aussi par calcul purement mathématique
- Corde de Melde : par le calcul, interprétation : existence d'un phénomène de résonance quand la fréquence d'excitation est une fréquence propre
- exos : attention, rien n'a encore été fait sur réflexion-transmission. Pourquoi pas en exo, mais partir du principe que les étudiants sont vierges sur ce sujet pour le moment

Attention, rien n'a encore été fait sur réflexion-transmission

Programme de colle S19 : lundi 07 - vend 11 mars

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Cours, voire exos)

- demander à un étudiant la démo de d'Alembert sur la corde vibrante
- NB : je fais ici le choix de ne pas faire apparaître les équations de couplage, je n'introduis donc pas la "projection verticale de la tension du brin de droite sur la brin de gauche"
- d'Alembert par coeur (1D seulement pour l'instant, pas laplacien), expression célérité par coeur
- savoir que phénomène décrit est forcément réversible
- savoir que célérité ondes varie comme raideur/inertie
- demander à un étudiant de retrouver ordre de grandeur du module d'Young à partir du modèle microscopique des chaînes d'atomes liés par des ressorts, l'ordre de grandeur des interactions atomiques étant connu
- demander à un étudiant démo ondes sonores dans solide (modèle continu tout de suite, pas de passage micro->macro et d'approximation continue "en cours de route")
- Corde libre et fixées à ses deux extrémités : savoir retrouver les modes par une méthode graphique, mais aussi par calcul purement mathématique
- Corde de Melde : par le calcul, interprétation : existence d'un phénomène de résonance quand la fréquence d'excitation est une fréquence propre
- exos : attention, rien n'a encore été fait sur réflexion-transmission. Pourquoi pas en exo, mais les étudiants sont vierges sur ce sujet pour le moment

Optique ondul chap.5 : Diffraction de Fourier (Cours et exos)

- uniquement situation Fraunhofer et OPPH
- uniquement objets 1D, mais objets 2D possibles (mais pas de "mélange" horizontal / vertical")
- en gros, calculs uniquement dans le cas de la mire sinus, et généralisation dans le cas d'autres objets diffractants (donner l'allure des spectres spatiaux - si nécessaire - dans ces autres cas, aucune TFourier à connaître)
- vérifier que écriture math OPPH est ok, notion de vecteur d'onde
- pas d'objets de phase, ou alors de manière qualitative (lors d'un filtrage par exemple)
- difficulté du chapitre : c'est la FTransfert (du point de vue des ondes) qu'on décompose en série de Fourier..
- Important, essentiel :
  -- bien savoir relier un vecteur d'onde/angle diffraction à une fréquence spatiale de l'objet
  -- dans le plan de Fourier, bien savoir relier une position à une fréquence spatiale
  -- éclairement dans plan Fourier lié au module au carré des coeff de la décompo Fourier cpx du coeff transmission de l'objet diffractant
  -- ne pas confondre les trois périodicités de ce chapitre : temporelle et spatiale d'une OPPH, et spatiale de la transparence de l'objet
- comprendre le rôle de chaque élément d'un montage de filtrage spatial (ne pas trop insister sur la formation de l'objet ponctuel en lumière blanche)

Programme de colle S18 : lundi 28 - vend 04 mars

Optique ondul chap.5 : Diffraction de Fourier (Cours)

- uniquement situation Fraunhofer et OPPH
- uniquement objets 1D, mais objets 2D possibles (mais pas de "mélange" horizontal / vertical")
- en gros, calculs uniquement dans le cas de la mire sinus, et généralisation dans le cas d'autres objets diffractants (donner l'allure des spectres spatiaux - si nécessaire - dans ces autres cas, aucune TFourier à connaître)
- vérifier que écriture math OPPH est ok, notion de vecteur d'onde
- pas d'objets de phase, ou alors de manière qualitative (lors d'un filtrage par exemple)
- difficulté du chapitre : c'est la FTransfert (du point de vue des ondes) qu'on décompose en série de Fourier..
- Important, essentiel :
  -- bien savoir relier un vecteur d'onde/angle diffraction à une fréquence spatiale de l'objet
  -- dans le plan de Fourier, bien savoir relier une position à une fréquence spatiale
  -- éclairement dans plan Fourier lié au module au carré des coeff de la décompo Fourier cpx du coeff transmission de l'objet diffractant
  -- ne pas confondre les trois périodicités de ce chapitre : temporelle et spatiale d'une OPPH, et spatiale de la transparence de l'objet
- comprendre le rôle de chaque élément d'un montage de filtrage spatial (ne pas trop insister sur la réalisation concrète de la source ponctuelle en lumière blanche)

Optique ondul chap.4 : Michelson (Cours et exos)

- Point de vue perso, utilisé en cours : sur le schéma "réel" de l'interféromètre, les RL doivent être dessinés colinéaires aux axes des bras. Les angles entre RL et normales aux miroirs (pour calcul ddm) ne doivent être dessinés que sur les schémas équivalents
- deux types de schémas équivalents :
    -- celui avec une source "primaire" et les deux miroirs en lame d'air ou coin d'air
    -- celui avec deux sources secondaires cohérentes, les miroirs n'apparaissent plus
- à demander à un étudiant : calcul p(M) dans plan focal lentille CV de projection (avec les deux schémas équivalents possibles)
- à demander à un étudiant (ddm par coeur ici) exploitation expression ddm : allure figure interférence, ordre décroît quand on s'écarte du centre de l'écran, rayon des anneaux, faire rentrer les anneaux pour tendre vers le contact optique, que voit-on en lumière blanche ? + réglages des faisceaux !
- à demander à un étudiant : calcul ddm en coin d'air (en l'assimilant à lame d'air d'épaisseur variable), les RL arrivant avec une incidence normale sur le coin, puis exploitation : allure figure interférence, expression interfrange, écarter les franges pour approcher le contact optique, que voit-on en lumière blanche + réglages des faisceaux !