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 S3 : lundi 30 - vend 04 octobre

Diffusion thermique (Cours)

- Définition flux thermique et vecteur puissance surfacique
- Bien connaître les différentes dénominations possibles : flux thermique, puissance thermique, débit d'énergie thermique
- 1er ppe en local + éventuel terme d'effet Joule (il faut donner expression résistance élec aux étudiants)
- Loi Fourier + interprétation physique

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 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

 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"

Statique ds fluides (exos)

- si besoin, mais pas la priorité de la colle

Programme de colle S22 : mardi 02 - vend 05 avril

Dernière semaine de colle

MécaQ chap.1 : Particule libre

- fonction d'onde : état mécanique, "amplitude de probabilité", interprétation physique du module au carré, unité
- Attention : les ondes complexes ne sont pas un simple intermédiaires de calcul en mécaQ. La partie réelle de la fonction d'onde ne représente rien de particulier
- superposition : on somme les fonctions d'onde issues de la division d'une fonction d'onde mère, et l'on "voit" le module au carré, analogie avec l'optique ondulatoire
- dualité onde-corpuscule : exp fentes d'Young, relations de Planck-Einstein et de de Broglie (bien utiliser notations de spé : h_barre, relation de Broglie est vectorielle). On pense onde lors propagation, on pense corpuscule lors détection.
- Equ Schrö ne doit pas être connue par coeur
- famille de solution : séparation des variables => états stationnaires (dté proba constante)
- Etats stationnaires particule libre = OPPH de de Broglie. Leur expression n'a pas été admise, mais a été démontrée en cours
- les états stationnaires sont des états dont l'énergie est parfaitement déterminée
- Attention piège vocabulaire : les états stationnaires ne sont pas les ondes stationnaires de la physique classique
- Relation de dispersion des OPPH de de Broglie, le vide est dispersif, vitesse de phase ne s'identifie pas à la vitesse des particules en méca du point, les OPPH ne vérifient pas la condition de normalisation (pour des CL qcq)
- les OPPH ne permettent donc pas de décrire correctement les particules quantiques
- les paquets d'OPPH sont des solutions math qui décrivent bien les particules, vitesse de groupe s'identifie à la vitesse des particules classiques
- paquet d'onde <=> spectre en w et en k. Donc les particules n'ont pas une énergie fixée, ni une quantité de mouvement fixée. Mais un spectre en énergie, et un spectre en impulsion.
- pté des TFourier implique les relations d'incertitude de Heisenberg (en temps-énergie, et en position-impulsion)
- Savoir interpréter physiquement l'expression admise d'un courant de probabilité

 

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

- demander à un.e étudiant.e d'établir les expressions des coeff réflexion et transmission en vitesse, surpression et puissance surfacique, dans le cas d'une interface entre deux fluides
- OU demander à un.e étudiant.e d'établir les expression des coeff en réflextion et transmission pour E dans cas de deux milieux d'indices cpx. Coeff en puissance uniquement quand indices sont réels

 

Ondes chap. 4 Ondes linéaires, dispersion, abosrption (Cours et exos)

- 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
- OPPH à vecteur d'onde complexe : "pseudo-OPPH", savoir proposer une écriture par coeur en complexe
- un.e étudiant.e au moins doit (cours ou exo) passer de l'écriture complexe d'une "pseudo-OPPH" à son écriture en réel
- dispersion, absorption, vitesse phase et groupe, interprétation physique, raisonnements énergétiques associés
- NB : la distinction atténuation / absorption ne semble pas être au pgm (j'en ai parlé)
- demander à un.e étudiant.e OEM transverse dans plasma peu dense, avec énoncé
- demander à un.e étudiant.e OEM dans métal BF (i.e. loi ohm réelle valide), effet peau

Programme de colle S21 : lundi 25 - vend 29 mars

Ondes chap. 4 Ondes linéaires, dispersion, absorption (Cours et exos)

- méthode générale a été appliquée en cours, mais TD pas encore fait, être indulgent sur la vitesse d'exécution
- insister sur situations où l'équation d'onde n'est pas d'Alembert
- un.e étudiant.e au moins doit (cours ou exo) passer de l'écriture complexe d'une "pseudo-OPPH" à son écriture en réel
- 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", savoir proposer une écriture par coeur en complexe
- NB : la distinction atténuation / absorption ne semble pas être au pgm (j'en ai parlé)
- demander à un.e étudiant.e OEM transverse dans plasma peu dense, avec énoncé
- demander à un.e étudiant.e OEM dans métal BF (i.e. loi ohm réelle valide), effet peau

 

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

- Demander à un.e étudiant.e démo structure OEM dans vide (trièdre, rapport des normes, relation dispersion). Démo à faire dans le cas d'une OEM polarisée rectilignement (sinon trop compliqué)
- Demander à un.e étudiant.e aspects énergétiques OPPH pour aboutir à la relation entre 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
- Demander de reconnaître (par coeur sans justification) un état de polarisation après avoir donné l'écriture mathématique

 

Ondes chap.2 : ondes sonores dans fluides (Exos)

Programme de colle S15 : ludni 29 - vend 02 février

Optique ondul chap.2 : Superposition d'ondes (Cours)

- demander à un(e) étudiant(e) de refaire la démo mettant en évidence les différentes conditions nécessaires à la réalisation d'interférences (avec énoncé)
- ils doivent aussi pouvoir les énoncer par coeur
- attention aux pb de vocabulaire : DeltaPhi = "différence de retard de phase" (au point M ? en S à l'émission ?)
- la suite du cours est Hpgm, pas encore traitée

 

Optique ondul chap.1 : Modèle scalaire (Cours)

- écriture math d'une onde monochromatique (ne pas porter son attention sur l'amplitude, uniquement sur la phase), vocabulaire "retard de phase"
- interroger au moins un(e) étudiant(e) sur la notion de train d'onde : sinus limité dans le temps, retard de phase à l'émission est aléatoirement distribué, pas de corrélation avec le train suivant. Lien en odg avec largeur pic en fréquence
- train d'onde = modèle pour source quasi-monochromatique (raie), mais peut-être utilisé pour des raisonnements qualitatifs (ou d'odg) dans le cas de spectres larges
- Déf éclairement, pourquoi un carré ? pourquoi une moyenne ? (se contenter d'une comparaison entre temps caractéristique, notion filtrage passe-bas)
- cohérence spatiale n'est pas au programme, il s'agit juste de savoir que deux points d'une source émettent des trains d'onde dont les retards de phase n'ont aucun lien entre eux
- Définition chemin optique à partir de la durée propagation (c'est son intérêt fondamental, l'expression fonction de indice et distance a été dém ensuite)
- expression chemin optique en fonction distance parcourue dans milieu homogène (le cas général, indice non-uniforme a été vu, mais pas essentiel)
- expression donnant l'évolution du retard de phase au cours de la propagation en fonction du chemin optique (par coeur, éventuellement démo, mais pas essentiel)
- Th. Malus (admis) à énoncer en précisant bien qu'il ne faut pas de diffraction "en route"
- traduction du stigmatisme en optique ondulatoire

 

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)

 

Programme de colle S13 : lundi 15 - vend 22 janvier

Beaucoup de choses, car semaine de colle a sauté avant vacances :

- Gauss, potentiel élec + Th. Ampère = coeur de la colle pour les exos
- Poser aussi de l'OGic, exo simple ou au moins qq questions de cours/tracés classiques de RL
- Cours à tester dans la colle (avec énoncé) :
    condensateur plan
    dipôle EStat : E et V créés
    Calcul Effet Hall
    Polarisabilité d'un atome de Thomson
    Energie de constitution d'un noyau atomique

 

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 magnétique pas encore traité, hors pgm de colle

 

Révisions d'optique géométrique

- poser des questions de cours, sur les fondamentaux, pas les détails
(cf. questionnaire de révision sur ce blog, ça donne une idée de ce que j'appelle les fondamentaux)
- éviter les exos basés sur les lois de Descartes, plutôt tracés de RL et études d'instruments d'optique

 

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
- Energie de constitution d'un noyau atomique

 

EMag : chap.3 Gauss (Cours et exos)

- de nombreux exemples faits ensemble, méthode doit être maîtrisée

Programme de colle S11 : lundi 11 - vend 15 décembre

Préambule : GROSSE PARTIE DE COURS
- une grosse partie de la colle pour tester le cours
- exos machines thermiques possibles, mais plutôt en dernier recours
- niveau cours, tester chaque membre du trinôme sur un des trois thèmes 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)
   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 (nveaux pgm) pour tout démontrer (trajectoire plane, circulaire, rayon)
   3- modèle de Drude (frottements fluide uniquement), expression conductivité en fonction paramètres

EMag : chap.2 Maxwell (grosse partie Cours)

- vérifier que equ Maxwell sont connues. Attention, nous n'avons pas encore vu les équivalents intégrales
- tester aussi relation locale conservation énergie EMic (dans vide UNIQUEMENT), pas de démo, vérifier compréhension physique des termes
- ATTENTION : celle avec présence de porteurs mobiles pas encore vue
- relations de passage ne sont pas au programme de colle

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)

pas le coeur de la colle, en dernier recours si besoin

Programme de colle S10 : lundi 04 - vend 08 décembre

Thdic : diagrammes logP-h

- 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). Pas utile de demander démo TEM stationnaire

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

Programme de colle S9 : lundi 27 - vend 1er décembre

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). Pas utile de demander démo TEM stationnaire

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 S8 : lundi 20 - vend 24 novembre

Mecaflu : chap.5 Bernoulli (Cours et exos)

- chaque étudiant.e doit traiter un des cas suivants : Torricelli, Venturi, Pitot

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)