Physique

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Chapitres

Mécanique

L2 : lycée

Lois de Newton : l'adhérence qu'exige le mouvement

PHYTout problème de mécanique où intervient une surface doit trancher une question avant le moindre calcul : de quel frottement ce mouvement a-t-il besoin, et le contact peut-il le fournir ? Un bloc sur une planche oppose tan θ à μ. Une voiture dans un virage relevé y ajoute la courbe, et le frottement requis change de sens selon la vitesse. Une bille qui roule sur une rampe y ajoute la rotation, et l'anneau, qui demande le plus d'adhérence, glisse le premier.

  1. 01Deuxième loi de Newton
  2. 02Virages relevés
  3. 03Roulement sur une rampe

L2 : lycée

Machines simples : échanger la force contre la distance

PHYCinq machines et un compromis. Aucune ne crée d'énergie, mais chacune vous laisse choisir comment la dépenser : une force moindre sur une plus longue distance, ou l'inverse. Chaque étape transmet à la suivante une part précise de cet échange. Au final, deux questions vous suffiront pour déchiffrer n'importe quelle machine.

  1. 01Genres de leviers
  2. 02Roue et essieu
  3. 03Systèmes de poulies
  4. 04Plan incliné, vis et coin
  5. 05Trains d'engrenages
  6. 06Filetage de vis

L2 : lycée

Lancer des objets

PHYTrois outils, et le troisième invalide les deux premiers. L'accélération constante admet une solution analytique, vos deux premières étapes relèvent donc de l'algèbre. La résistance de l'air n'est pas constante. À partir de là, la seule méthode honnête consiste à l'intégrer pas à pas.

  1. 01MRUA
  2. 02Mouvement parabolique
  3. 03Traînée et vent

L2 : lycée

Moindre temps, moindre action

PHYLa trajectoire qu'emprunte un rayon lumineux, que suit une perle qui glisse ou que décrit une balle lancée est celle le long de laquelle une petite modification n'entraîne aucune variation au premier ordre d'un total : le temps pour les deux premières, l'action pour la balle. Chaque page vous permet de courber la trajectoire et d'observer ce total varier à peine. Deux d'entre elles trouvent une trajectoire dont le total est stationnaire sans être minimal.

  1. 01Le principe de Fermat
  2. 02Mirages
  3. 03La brachistochrone
  4. 04Moindre action

L2 : lycée

Rotation et moment cinétique

PHYTout corps en rotation porte un vecteur, son moment cinétique. L'essentiel de ce qui surprend dans la rotation vient de ce vecteur qui refuse de changer. Ramenez vos bras vers vous sur un plateau tournant et vous tournez plus vite. Une roue pivote sur le côté au lieu de tomber. Une raquette se retourne. Le plan d'un pendule reste immobile pendant que le sol tourne sous lui.

  1. 01Le moment cinétique
  2. 02Le gyroscope
  3. 03Le théorème de la raquette de tennis
  4. 04Coriolis et Foucault

L3 : licence

Le cheminement des charges

PHYSept pages autour d’une question : quelle partie d’une structure porte réellement la charge, et sous quelle forme ? Le parcours commence au cœur d’une poutre, où la matière ne contribue presque pas, et s’achève sur un treillis qui compte plus de barres que d’équations, mais dont on peut tout de même déterminer précisément la charge d’effondrement.

  1. 01Flèche d’une poutre
  2. 02Torsion d’un arbre
  3. 03Cercle de Mohr
  4. 04Calcul d’un treillis
  5. 05Flambement d’Euler
  6. 06Arcs et câbles
  7. 07Barres redondantes

Fluides

L2 : lycée

Fluides au repos : du manomètre à la racine des montagnes

PHYDans un liquide au repos, la pression ne dépend que de la profondeur et de rien d'autre : ni de la surface, ni du volume de liquide, ni de la forme du récipient. Appliquez ce principe entre le haut et le bas d'un corps : vous obtenez la poussée d'Archimède. La flottaison ne suit alors qu'une seule règle : un corps flottant déplace sa propre masse de liquide, et peu lui importe qu'il s'agisse d'une barque sur un étang ou d'un continent sur le manteau terrestre.

  1. 01Pression en profondeur
  2. 02Archimède et le bateau
  3. 03Racines des montagnes

L2 : lycée

Fluides en mouvement : ce que la viscosité reprend

PHYLa conduite de Bernoulli ignore tout frottement. Chaque page suivante réintroduit ce que celle-ci laissait de côté. Le long d'une conduite, la viscosité coûte de la pression. Le nombre de Reynolds décide si cette perte obéit à la régularité calculée par Poiseuille. Un grain qui coule montre ce même nombre arbitrer entre deux lois de traînée. Dans la zone où aucune formule ne s'applique, la dernière page résout directement les équations.

  1. 01Bernoulli et le Venturi
  2. 02Loi de Poiseuille
  3. 03Le nombre de Reynolds
  4. 04Vitesse limite
  5. 05Navier–Stokes autour d'un cylindre

Ondes, lumière et quanta

L2 : lycée

Optique ondulatoire

PHYL'optique géométrique enseigne que la lumière file droit et qu'une arête dessine une ombre nette. Sur chaque page, vous verrez cette réponse tracée en filigrane à côté de la vision ondulatoire. L'obstacle qui barre la route à la lumière change de page en page : deux surfaces, une seule fente, une ouverture circulaire, et pour finir un disque opaque dont l'ombre s'éclaire en son centre.

  1. 01Couches minces
  2. 02Fente simple
  3. 03La limite de diffraction
  4. 04La tache d'Arago

L2 : lycée

Mécanique quantique : la matière comme onde

PHYLa lumière arrive par paquets. La même constante h attribue ensuite une longueur d'onde à chaque particule. Le reste découle du fait de prendre cette onde au sérieux. Ajustée pour tenir dans une boîte, elle possède une énergie minimale qui n'est pas nulle. Elle s'infiltre à travers les murs qu'elle ne peut escalader. Et si vous la confinez dans un espace réduit, elle s'étale sur de multiples nombres d'onde. C'est le principe d'incertitude.

  1. 01L'effet photoélectrique
  2. 02Les ondes de matière
  3. 03Particule dans une boîte
  4. 04Effet tunnel quantique
  5. 05Incertitude et paquets d'ondes

L3 : licence

Les équations de la chaleur, des ondes et de Laplace

PHYTrois équations construites sur un seul opérateur, le laplacien, qui ne diffèrent que par le rôle du temps. La chaleur oublie, les détails les plus fins en premier. Une onde emporte une perturbation et, sur une surface, n'en finit jamais tout à fait d'arriver. L'équation de Laplace ne contient absolument aucun temps. C'est l'état que la chaleur finit par atteindre à force d'oublier : chaque point y est la moyenne de ses voisins.

  1. 01L'équation de la chaleur
  2. 02Saisons souterraines
  3. 03L'équation des ondes
  4. 04L'équation de Laplace

Électricité et magnétisme

L1 : bases

Ce que la loi d’Ohm laisse de côté

PHYComme le rappelle la page qui lui est consacrée, la loi d’Ohm décrit une seule résistance, à température constante, parcourue par un courant continu, sans aucun autre composant dans la boucle. Chacune des pages suivantes réintroduit un élément écarté par cette phrase : un deuxième composant, le fil, la pile, un circuit impossible à réduire par associations et une tension variable.

  1. 01Loi d’Ohm
  2. 02Série et parallèle
  3. 03Résistivité
  4. 04Résistance interne
  5. 05Lois de Kirchhoff
  6. 06Alternatif et valeur efficace

L2 : lycée

Résistance, puis réactance

PHYUn condensateur n’oppose aucune résistance tout en limitant le courant, et il fixe une durée plutôt qu’un nombre d’ohms. La deuxième page montre que cette durée caractérise tout système comportant un élément de stockage et un élément dissipatif. La troisième introduit un second élément de stockage : la durée devient alors une fréquence.

  1. 01Circuit RC
  2. 02Réponse indicielle
  3. 03Résonance RLC

L2 : lycée

Ce qui n'est pas une résistance

PHYLa loi d'Ohm ne décrit qu'une seule catégorie de composants. Les cinq réunis ici stockent l'énergie dans une tension ou un courant, ne conduisent que dans un sens, amplifient, et amplifient avec précision. Pourtant, chacun se montre imprévisible pris isolément : le gain en courant β d'un transistor varie du simple au triple d'un exemplaire à l'autre au sein d'une même référence. C'est le circuit autour du composant qui le rend prévisible, et chaque page vous montre comment.

  1. 01Condensateur
  2. 02Bobine
  3. 03Diode
  4. 04Amplificateur à transistor
  5. 05Ampli-op

L3 : licence

D’où viennent les champs

PHYLes charges créent des champs électriques, les courants des champs magnétiques. À l’examen, il faut savoir déterminer le champ produit par une distribution donnée. On commence ici par additionner les contributions élémentaires à l’aide d’une intégrale, en s’appuyant sur les symétries pour éliminer les composantes qui se compensent. Puis ces mêmes symétries ouvrent la voie à des calculs plus directs : le théorème de Gauss pour les charges, la loi de Biot et Savart et le théorème d’Ampère pour les courants. Le chapitre s’achève sur la correction que Maxwell apporte au théorème d’Ampère.

  1. 01Charges ponctuelles
  2. 02Tiges, anneaux et disques
  3. 03Théorème de Gauss
  4. 04Force sur une charge en mouvement
  5. 05Loi de Biot et Savart
  6. 06Théorème d’Ampère

Géométrie et trigonométrie

Biologie & Chimie

L3 : licence

Comment s'élabore une prévision météorologique

GEOUne prévision projette dans le temps un modèle dont l'état initial échappe à toute certitude absolue. Les météorologues lancent donc de nombreuses simulations et laissent l'ampleur des désaccords dicter le niveau de confiance à accorder. La deuxième page décortique ce fonctionnement. Elle y révèle une défaillance sans aucun rapport avec le chaos. La troisième remonte aux équations formulées par Lorenz en 1963, au sein desquelles la position du calcul s'égare très vite, alors que la figure qu'il trace ne disparaît jamais.

  1. 01Prévision d'ensemble
  2. 02Météo sur une grille
  3. 03L'attracteur de Lorenz

Problèmes entièrement résolus

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