Plan du cours

PLAN DU SITE

• le cours
• A : méthodes, outils et histoire de la physique : tout ce qu'il faut savoir avant de faire vraiment de la physique.
  • A-I : qu'est-ce que la physique ? (9 p./ 0,3 Mo) : du mythe à la science, la vérité en physique, les outils de la physique et leur réalité, enseigner la physique.
  • A-II : une brève histoire de la physique (13 p./ 0,3 Mo) : le minimum vital.
  • A-III : brèves biographies des physiciens cités (16 p./ 0,2 Mo) : sauf omission.
  • A-IV : ordres de grandeur et approximations, solutions approchées (10 p./ 0,3 Mo) : l'essentiel.
  • A-V : analyse dimensionnelle (16 p./ 0,4 Mo) : tout ce qu'il faut savoir là-dessus.
  • A-VI : bilans dans un volume de contrôle (23 p./0,4 Mo) : systèmes fermés et volumes de contrôle, débits ou flux convectifs et diffusifs, formulations intégrale (Reynolds) ou locale, scalaire ou vectorielle, volumique ou massique, d'une loi physique.
  • A-VII : rupture spontanée de symétrie, chaos déterministe, systèmes dynamiques (18 p./ 0,4 Mo) : sur quelques exemples simples.
  • A-VIII : outils mathématiques courants (41 p./ 0,6 Mo) : un nécessaire de survie en analyse, algèbre linéaire et géométrie.
  • A-IX : analyse vectorielle (44 p./ 0,6 Mo) : gradient, rotationnel, divergence, laplacien, etc.
  • A-X : séries de Fourier, transformée de Fourier, convolution, distributions, échantillonnage (24 p./ 0,4 Mo) : une approche pragmatique et une ouverture.
• B : mécanique classique, relativiste et quantique : mécanique du point, relativité restreinte, mécanique du solide, chocs, mécanique des fluides, mécanique lagrangienne et hamiltonienne, mécanique quantique, relativité générale.
  • B-I : cinématique du point (28 p./ 0,5 Mo) : l'espace et le temps, vitesse et accélération, repère et référentiel, composition des vitesses et accélérations dans un changement de référentiel, coordonnées cylindriques et sphériques, abscisse curviligne et courbure.
  • B-II : dynamique du point (19 p./ 0,4 Mo) : l'axiomatique et quelques exemples.
  • B-III : référentiel géo- ou hélio-centrique ? (25 p./ 1,9 Mo) : référentiels de Copernic, de Foucault, terrestre, les marées, la pesanteur, le pendule de Foucault.
  • B-IV : problème à deux points, mouvements à force centrale (51 p./ 1,1 Mo) : réduction du problème à deux points, lois de Kepler, mouvements à force centrale, mesures astronomiques, perturbation des orbites.
  • B-V : un peu de mécanique céleste : points de Lagrange, ellipse de Hohmann (26 p./ 0,6 Mo) : exemples d'applications de la mécanique du point à la mécanique céleste.
  • B-VI : cinématique relativiste (37 p./ 0,9 Mo) : historique, expérience de Michelson-Morley, principe de relativité et invariance de la vitesse de la lumière, matrice de Lorentz, contraction des longueurs, dilatation du temps, quadrivecteurs, composition des vitesses, formules relativistes de l'effet Doppler et de l'aberration.
  • B-VII : dynamique relativiste (12 p./ 0,3 Mo) : expressions relativistes de la quantité de mouvement et de l'énergie, quadrivecteur énergie-impulsion et force, non-parallélisme entre force et accélération, mouvement à force constante, le cas du photon.
  • B-VIII : de la dynamique des systèmes à celle des solides (35 p./ 0,4 Mo) : mécanique des systèmes, référentiel barycentrique et formules de König, champ des vitesses d'un solide et vecteur rotation, matrice d'inertie, lois de la mécanique du solide, torseurs.
  • B-IX : solides en mouvements (62 p./ 0,9 Mo) : statique du solide, mouvement pendulaire, mouvement sur un support, mouvement autour d'un point fixe, mouvement gyroscopique, solide articulé.
  • B-X : introduction à la théorie de l'élasticité (51 p./ 1,0 Mo) : déformations et contraintes, loi de Hooke, situations classiques,ondes élastiques, un mot sur la viscosité.
  • B-XI : chocs entre points (classiques et relativites) et entre solides (39 p./ 0,8 Mo) : chapitre thématique commun à la mécanique du point, à la mécanique du solide et à la mécanique relativiste.
  • B-XII : statique des fluides, capillarité (46 p./ 1,1 Mo) : champ de pression dans un liquide et dans un gaz, poussée d'Archimède, corps flottants, aérostat ; capillarité, loi de Laplace, loi de Jurin, forme de la surface d'un liquide.
  • B-XIII : les outils théoriques de la mécanique des fluides (24 p./ 0,5 Mo) : quasi-particule (approche mésoscopique), la dérivée particulaire comme synthèse des points de vue lagrangien et eulérien, écoulements permanents, incompressibles et/ou irrotationnels, pression et viscosité, couche limite, traînée d'une sphère.
  • B-XIV : éléments de mécanique des fluides (96 p./ 1,8 Mo) : théorèmes de Bernoulli et applications, recherche d'écoulements parfaits, irrotationnels, stationnaires et incompressibles, formule d'Euler et applications, écoulements rotationnels, non-stationnaires, compressibles, avec forces de Coriolis, avec forces de Laplace ou encore visqueux.
  • B-XV : ondes sonores dans les fluides, ondes de surface (56 p./ 1,1 Mo) : propagation du son, tuyaux sonores, modèle de Saint-Venant, onde de gravitation et de capillarité, sillages de Mach et de Kelvin.
  • B-XVI : initiation à la mécanique lagrangienne et hamiltonienne (26 p./ 0,4 Mo) : comme lien entre la mécanique classique et la mécanique quantique.
  • B-XVII/D-IX : aspects corpusculaires de la lumière (21 p./ 0,5 Mo) : chapitre commun à l'optique et à la mécanique quantique : rayonnement du corps noir, effet photoélectrique, modèle de Bohr de l'atome, effet Compton, relations d'incertitude de Heisenberg.
  • B-XVIII : genèse, outils et axiomatique de la mécanique quantique (33 p./ 0,4 Mo) : genèse de l'équation de Schrödinger, arrière plan mathématique et axiomatique de la mécanique quantique, premiers exemples.
  • B-XIX : particule dans un potentiel harmonique ou colombien (19 p./ 0,4 Mo) : résolutions "classique" et avec opérateurs dans le cas harmonique, "classique" dans le cas coulombien.
  • B-XX : le moment cinétique en mécanique quantique (40 p./ 0,5 Mo) : moment cinétique orbital, règles de quantification, expérience de Stern et Gerlach, spin de l'électron, addition des moments cinétiques.
  • B-XXI : espaces courbes, le minimum vital (26 p./ 0,4 Mo) : espaces de Riemann, dérivation covariante, tenseur de courbure.
  • B-XXII : la relativité générale, une théorie de la gravitation (39 p./ 0,5 Mo) : formulation covariante de la loi de la mécanique, de celle de la gravitation (équation d'Einstein), précession du périhélie de Mercure, déviation de la lumière, cosmologie.
• C : électromagnétisme : électrostatique, magnétostatique, électrocinétique, induction, équations de Maxwell, électro-magnétisme des milieux matériels.
  • C-I : de la loi de Coulomb au théorème de Gauss (28 p./ 0,7 Mo) : loi de Coulomb, champ et potentiel électrique, théorème de Gauss, calcul de champs, aspects énergétiques.
  • C-II : conducteurs à l'équilibre électrostatique (50 p./ 1 Mo) : propriétés des conducteurs à l'équilibre et de l'espace interconducteur, résolution d'un problème avec des conducteurs, matrice capacité et énergie électrique, condensateurs et électromètres.
  • C-III : magnétostatique (30 p./ 0,9 Mo) : loi de Biot et Savart, théorème d'Ampère, calcul de champs, force de Laplace, travail de cette force, etc.
  • C-IV : dipôles électriques et magnétiques (27 p./ 0,5 Mo) : dipôles électriques et magnétiques, actifs et passifs, indications sur les quadripôles électriques, les polarisabilités électrique et magnétique, les forces de Van der Waals.
  • C-V : éléments d'électrocinétique (55 p./ 1,0 Mo) : loi d'Ohm locale et intégrale, dipôles non-linéaires, effet Joule, électrochimie et thermo-électricité, réseaux électriques en régimes permanent, sinusoïdal et transitoire.
  • C-VI : électronique et rétroaction, approche conceptuelle (34 p./ 0,9 Mo) : opérateurs, rétroaction, oscillateurs, électronique logique.
  • C-VII : induction magnétique (42 p./ 0,8 Mo) : loi de Faraday, matrice inductance, énergie magnétique, couplages électro-mécaniques.
  • C-VIII : équations de Maxwell (39 p./ 0,5 Mo) : force de Lorentz, les quatre équations de Maxwell, potentiels, équations de Laplace et de Poisson, ondes dans le vide, potentiels retardés, régime quasi-stationnaire, densité volumique et transport d'énergie et de quantité de mouvement.
  • C-IX : mouvements de charges dans un champ électromagnétique (29 p./ 0,8 Mo) : mouvements dans un champ stationnaire, uniforme ou non, effets relativistes, écoulement de charges.
  • C-X : formulation relativiste des lois de l'électromagnétisme (18 p./ 0,3 Mo) : tout ce qu'on peut dire là-dessus.
  • C-XI : rayonnement électromagnétique (45 p./ 0,7 Mo) : potentiels retardés et de Liénard-Wiechert, potentiels à grande distance d'une répartition dipolaire non relativiste, champs dans la zone de rayonnement, conséquences, étude de cas plus complexes.
  • C-XII : électromagnétisme des milieux diélectriques et magnétiques (74 p./ 1,4 Mo) : vecteurs polarisation et aimantation, susceptiblités, mécanismes de polarisation électrique et magnétique, aspects énergétiques et thermodynamiques.
  • C-XIII : ondes électromagnétiques dans la matière : propagation, réflexion et transmission (53 p./ 0,7 Mo) : propagation dans un métal, un plasma, un diélectrique, relations de passage, réflexion sur un métal, réflexion et transmission entre diélectriques, en annexe guide d'onde et électroaimant.
• D : optique et physique vibratoire et ondulatoire : physique des vibrations et des ondes, optique géométrique, interférences mécaniques et lumineuses, diffraction.
  • D-I : oscillateurs (42 p./ 1,5 Mo) : harmoniques et anharmoniques, amortis par frottement solide ou fluide (en v ou v2), entretenus par impulsions déclenchées ou auto-entretenus, excités par un phénomène sinusoïdal ou de façon paramétrique, relaxation et synchronisation, oscillateurs couplés.
  • D-II : ondes stationnaires et progressives (58 p./ 0,8 Mo) : structure et propriétés des ondes planes, sphériques ou autres dans un contexte uni-, bi- ou tri-dimensionnel, discret ou continu, réflexion et transmission.
  • D-III : une théorie de la musique (monographie 20 p./ 1,0 Mo) : gamme pythagoricienne, modalité et tonalité, modulation et tempéraments, dodécaphonisme et atonalité.
  • D-IV : dissipation et absorption, modulation et dispersion (38 p./ 0,7 Mo) : équation de dispersion, vitesses de phase et de groupe, déformations d'un train d'onde, lutte contre la dispersion, modulation et démodulation.
  • D-V : lois de l'optique géométrique (34 p./ 1,2 Mo) : principe de Fermat, lois de Snell-Descartes, applications, stigmatisme rigoureux et formation des images, propagation dans des milieux inhomogènes simples.
  • D-VI : l'optique, solution approchée des lois de l'électromagnétisme (19 p./ 0,4 Mo) : nature de l'approximation, stucture de l'onde lumineuse, équation eikonale, propagation rectiligne, lois de Snell-Descartes, principe de Fermat.
  • D-VII : optique paraxiale des systèmes dits centrés (36 p./ 0,8 Mo) : stigmatisme et aplanétisme approchés, foyers et plans principaux, formules de conjugaison, de grandissement, de grossisement, association de systèmes, instruments optiques, diaphragmes, pupilles et lucarnes.
  • D-VIII : photométrie (11 p./ 0,4 Mo) : flux, éclairement, émittance, intensité, luminance, loi de Lambert, étendue optique, corps noir.
  • B-XVII/D-IX : aspects corpusculaires de la lumière (21 p./ 0,5 Mo) : chapitre commun à l'optique et à la mécanique quantique : rayonnement du corps noir, effet photoélectrique, modèle de Bohr de l'atome, effet Compton, relations d'incertitude de Heisenberg.
  • D-X : optique dans les milieux anisotropes ou chiraux (50 p./ 0,8 Mo) : biréfringence, lames biréfringentes, pouvoir rotatoire, interférences en lumière polarisée, biréfringence provoquée.
  • D-XI : interférences (65 p./ 1,6 Mo) : interférences mécaniques et lumineuses, cohérence temporelle et spatiale, divison du front d'onde et division d'amplitude, interférences à ondes multiples, applications.
  • D-XII : diffraction (60 p./ 1,7 Mo) : des idées de Huygens au principe de Fresnel, diffraction à distance finie et infinie, pouvoir de séparation et apodisation, diffraction par des structures régulières ou aléatoires, strioscopie, contraste de phase, filtrage spatial, holographie.
• E : thermodynamique : classique et statistique.
  • E-I : température et échanges thermiques (20 p./ 0,9 Mo) : l'évolution des idées, l'équivalence travail-chaleur.
  • E-II : pression et échanges énergétiques (24 p./ 0,5 Mo) : pression sur une paroi, pression au sein d'un fluide, travail et chaleur.
  • E-III : la thermodynamique avec le seul premier principe (42 p./ 1,3 Mo) : l'essence du premier principe, son utilisation, exemples.
  • E-IV : la thermodynamique avec les deux principes (66 p./ 0,9 Mo) : genèse et formulation du second principe, machines thermiques, coefficients thermodynamiques, jacobiens.
  • E-V : potentiels thermodynamiques, équilibres diphasés (41 p./ 0,6 Mo) : potentiels thermodynamiques, énergie et enthalpie libres, fonctions caractéristiques, équilibres diphasés, courbes d'équilibre, chaleur latente, relation de Clapeyron, transformations d'un système diphasé, ébullition, transition de seconde espèce, influence de la capillarité.
  • E-VI : gaz parfait, forces et gaz de Van der Waals (53 p./ 0,7 Mo) : pression sur une paroi ou au sein d'un gaz, approche mécanique, de l'interaction dipôle-dipôle aux forces de Van der Waals, viriel de Clausius, énergies de rotation et de vibration, étude classique du gaz de Van der Waals, point critique, équation réduite, palier de liquéfaction, mélange parfait de gaz parfaits.
  • E-VII : potentiels chimiques (43 p./ 0,7 Mo) : condition d'équilibre physique et chimique, expression des potentiels chimiques, cryoscopie et ébulliométrie, osmose, loi de Guldberg et Waage, mélange binaires diphasés.
  • E-VIII : thermodynamique statistique (40 p./ 0,6 Mo) : loi des grands nombres, modèle micro-canonique, modèle canonique.
  • E-IX : thermodynamique des particules indiscernables (53 p./ 0,7 Mo) : modèle grand-canonique, gaz de fermions, de bosons, de photons.
  • E-X : diffusion de particules et phénomènes diffusifs (43 p./ 0,7 Mo) : diffusion de particules, conduction thermique et électrique, viscosité, mouvement brownien, modélisation, équation de diffusion et quelques solutions.
  • E-XI : thermodynamique des milieux inhomogènes (30 p./ 0,4 Mo) : linéarité entre densités de flux et gradients, relations de réciprocité d'Onsager, couplages thermo-électriques.
• Annales : exercices corrigés : un peu de méthodologie.
• pages pratiques
  • niveau et point de vue, public visé : les présupposés concernant le niveau du lecteur
  • historique de ce cours : les étapes de sa rédaction.
  • mode d'emploi : toutes les astuces pour naviguer dans ce site.
  • plan du cours : une vue synoptique des chapitres.
  • index général : pour trouver dans quel chapitre on parle de telle ou telle chose.
  • qui suis-je ? : mon curriculum vitæ.
  • m'écrire : saisie et envoi du courrier.
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