Annexe II. PROGRAMME DE PHYSIQUE.

1. ÉLECTRICITÉ.

1.1. ÉLECTROCINÉTIQUE.

1.1. Lois générales dans le cadre de l\'approximation quasi-stationnaire.

1.1.1. Notion d\'intensité du courant.

1.1.2. Loi des nœuds.

1.1.3. Différence de potentiel (ou tension), potentiel.

1.1.4. Loi des mailles.

1.1.5. Puissance électrocinétique reçue par un dipôle.

1.1.6. Caractère générateur et récepteur. 

1.2. Circuits linéaires.

1.2.1. Dipôles modèles, R, L, C.

1.2.2. Association des résistances en série, en parallèle.

1.2.3. Aspects énergétiques : énergie emmagasinée dans un condensateur et dans une bobine, puissance dissipée dans une résistance (effet Joule).

1.2.4. Modélisations linéaires d\'un dipôle actif : générateur de courant (représentation de Norton) et générateur de tension (représentation de Thévenin) ; équivalence entre les deux modélisations.

1.2.5. Étude des circuits R, C série, R, L série, R, L, C série soumis à un échelon de tension.

1.3. Circuits linéaires en régime sinusoïdal forcé.

1.3.1. Signaux sinusoïdaux : amplitude, phase, pulsation, fréquence, différence de phase entre deux signaux synchrones. Valeur efficace.

1.3.2. Étude du circuit R, L, C série ; résonance (intensité, tension aux bornes du condensateur).

1.3.3. Régime sinusoïdal forcé.

1.3.4. Impédance et admittance complexes ; lois d\'association.

1.3.5. Loi des mailles. Loi des nœuds ; son expression en termes de potentiels.

1.3.6. Puissance instantanée, puissance moyenne en régime sinusoïdal forcé. Facteur de puissance (cos ).

1.3.7. Filtres du premier ordre passifs ou actifs : fonction de transfert, diagramme de Bode, comportements asymptotiques, pulsation de coupure à - 3 décibels. 

1.4. Mesures en électrocinétique.

1.4.1. Utilisation de l\'oscilloscope : couplages d\'entrée AC et DC, mode X-Y, mode balayage (déclenchement, synchronisation), mesures de tensions, période, différences de phase.

1.4.2. Utilisation des multimètres : mesure de la valeur moyenne et de la valeur efficace vraie, fonctionnement en ohmmètre.

1.4.3. Mesures d\'impédances par diviseur de tension : résistance d\'un résistor, résistance d\'entrée d\'un amplificateur, résistance de sortie d\'un amplificateur, inductance, condensateur.

1.5. Amplificateur opérationnel.

1.5.1. Modèle de l\'amplificateur opérationnel idéal, de gain infini, en régime linéaire.

1.5.2. Adaptateur d\'impédances : le suiveur.

1.5.3. Étude de quelques montages simples à amplificateur opérationnel : amplificateurs non inverseur et inverseur de tension, sommateur inverseur, intégrateur et pseudo-intégrateur.

1.5.4. Régime non linéaire : comparateur simple (1 seuil).

1.6. Étude générale des signaux.

1.6.1. Composition en fréquence d\'un signal périodique. Valeur moyenne, fondamental et harmoniques.

1.6.2. Effet d\'un filtre du premier ou du second ordre sur la composition spectrale d\'un signal périodique ; utilisation de la fonction de transfert ; filtres passe-bas, passe-haut, passe-bande.

1.6.3. Caractère intégrateur ou dérivateur dans un domaine limité de fréquences.

1.2. ÉLECTROMAGNÉTISME.

2.1. Magnétostatique.

2.1.1. Distributions de courant électrique filiformes : recherche des invariances par rotation, par translation ; recherche de plans de symétrie et d\'antisymétrie.

2.1.2. Champ magnétostatique B : loi de Biot et Savart pour les circuits fermés filiformes.

2.1.3. Topographie : lignes de champ et tubes de champ.

2.1.4. Propriétés de symétrie du champ magnétostatique ; caractère axial du champ B.

2.1.5. Flux de B, sa conservation.

2.1.6. Circulation de B, théorème d\'Ampère.

2.1.7. Exemples de calcul de champ B : champ d\'un fil rectiligne illimité, champ sur l\'axe d\'une spire circulaire et sur l\'axe d\'un solénoïde circulaire.

2.1.8. Limite du solénoïde infiniment long : champ en tout point intérieur.

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2.2. Mesures de champ magnétique.

2.2.1. Exemples de calcul de champs B créés par des courants non filiformes à l\'aide du théorème d\'Ampère.

2.2.2. Forces de Laplace.

2.2.3. Potentiel vecteur et champ créés par un dipôle magnétique. Moment magnétique d\'un circuit filiforme fermé plan.

2.2.4. Action d\'un champ magnétique extérieur sur un dipôle magnétique. 

2.3. Induction électromagnétique.

2.3.1. Circuit fixe dans un champ magnétique variable : circulation du champ électrique, loi de Faraday.

2.3.2. Auto-induction.

2.3.3. Induction mutuelle entre deux circuits filiformes fermés. Énergie magnétique d\'un ensemble de deux circuits filiformes fermés indéformables et fixes : expression en fonction des intensités des courants et des coefficients d\'inductance.

2.3.4. Circuit mobile dans un champ magnétique permanent : circulation de Ve^B. Loi de Faraday.

2. MÉCANIQUE DU SOLIDE.

1 CINÉMATIQUE DU POINT.

1.1. Repérage spatial d\'un point.

1.2. Repérage temporel.

1.3. Notion de référentiel.

1.4. Trajectoire d\'un point dans un référentiel.

1.5. Expressions de la vitesse et de l\'accélération dans diverses bases.

2 CINÉMATIQUE DU SOLIDE.

2.1. Définition du solide.

2.2. Mouvements d\'un solide (translation, rotation autour d\'un axe, rotation autour d\'un point, mouvement quelconque).

2.3. Changements de référentiel.

2.4. Applications (vitesse et accélération dans diverses bases).

2.3. CINÉTIQUE DU SOLIDE OU D'UN SYSTÈME DE POINTS MATÉRIELS.

3.1. Éléments cinétique d\'un solide (centre de masse ou d\'inertie, quantité de mouvement totale ou résultante cinétique, moment cinétique et énergie cinétique pur un système discret de points matériels ou une distribution continue de masse. Référentiel barycentrique, théorèmes de König).

3.2. Cinétique d\'un solide indéformable :

• étude du mouvement d\'un solide en rotation autour d\'un axe dont la direction reste fixe par rapport à un référentiel galiléen. Notion de moment d\'inertie ;
  
• mouvement quelconque d\'un solide.

4 DYNAMIQUE DU SOLIDE OU D'UN SYSTÈME DE POINTS MATÉRIELS.

4.1. Forces à distance et forces de contact s\'exerçant sur un solide :

• force k/r² (Newton, Coulomb) ;
  
• force de frottement fluide  ;
  
• force de frottement solide lois de Coulomb.

4.2. Le principe fondamental de la dynamique dans un référentiel galiléen.

4.3. Le principe fondamental de la dynamique dans un mouvement relatif.

5 TRAVAIL, PUISSANCE ET ÉNERGIE.

5.1. Travail d\'une force et travail des actions de contact.

5.2. Fonction énergie potentielle.

5.3. Énergie cinétique.

5.4. Énergie mécanique, principe de conservation de l\'énergie.

6 SOLIDE EN ROTATION AUTOUR D'UN AXE FIXE DANS LE RÉFÉRENTIEL BARYCENTRIQUE.

3. THERMODYNAMIQUE.

1. PREMIER ET DEUXIÈME PRINCIPE.

2. APPLICATION AUX MACHINES THERMIQUES.

3. THÉORÈME DE CARNOT.

4. MÉCANIQUE DES FLUIDES.

1 ÉLÉMENTS DE STATIQUE DES FLUIDES DANS LE CHAMP DE PESANTEUR.

1.1. Relation dp/dz =  Application au cas d\'un fluide incompressible et homogène.

1.2. Poussée d\'Archimède.

2 CINÉMATIQUE DES FLUIDES.

2.1. Description de Lagrange, description d\'Euler : champ des vitesses.

2.2. Dérivée particulaire.

2.3. Débit, débit massique.

2.4. Bilans de masse : équation locale de conservation de la masse.

3 ÉQUATIONS DYNAMIQUES LOCALES.

3.1. Définition d\'un écoulement parfait.

3.2. Écoulements parfaits : équation d\'Euler et de Bernoulli pour les écoulements incompressibles et homogènes.

4 BILANS DYNAMIQUES.

Bilans de quantité de mouvement pour un écoulement en régime permanent.