Super manuel de Physique
Semestre 1
5e édition
Jérôme Majou
Bréal
Optique
1 Fondements de l'optique géométrique
15
Le cours
16
1. Lumière et sources lumineuses16
2. Modèle géométrique de la lumière23
3. Formation d'image en optique géométrique32
4. Miroir et dioptre plans42
5. Lentilles minces44
L'essentiel
50
Les applications
52
2 Applications de l'optique géométrique
65
Le cours
66
1. OEil et appareil photographique66
2. Lunette de visée et collimateur71
3. Techniques de base au laboratoire d'optique76
4. Mesures de longueurs d'onde par goniométrie81
5. Fibre optique88
L'essentiel
92
Les applications
94
Électrocinétique
3 Circuit électrique dans l'approximation des régimes quasi-stationnaires
105
Le cours
106
1. Phénomènes électriques dans un circuit106
2. Grandeurs de l'électrocinétique112
3. Validité de l'électrocinétique. Approximation des Régimes Quasi-Stationnaires117
4. Circuit électrique121
5. Dipôles électriques128
6. Dipôles linéaires idéaux131
7. Modélisation des dipôles réels136
8. Méthodes d'étude des circuits dans l'A.R.Q.S.140
L'essentiel
148
Les applications
150
Électrocinétique
4 Système linéaire du premier ordre
163
Le cours
164
1. Modèle différentiel linéaire du premier ordre164
2. Étude du système linéaire du premier ordre soumis à un échelon166
3. Exemple du circuit RC172
L'essentiel
178
Les applications
180
5 Oscillateur harmonique non amorti
187
Le cours
188
1. Exemples d'oscillateurs harmoniques non amortis188
2. Solutions de l'équation de l'oscillateur harmonique non amorti190
3. Bilan énergétique de l'oscillateur harmonique non amorti195
4. Propriétés de l'oscillateur harmonique non amorti200
5. Développements de l'oscillateur harmonique en physique202
6. Trajectoire des phases de l'oscillateur harmonique non amorti205
L'essentiel
206
Les applications
208
6 Oscillateur harmonique amorti
219
Le cours
220
1. Analogie entre oscillateurs mécaniques et électriques220
2. Étude expérimentale du régime libre de l'oscillateur harmonique amorti225
3. Étude analytique du régime libre de l'oscillateur harmonique amorti229
4. Étude du régime sinusoïdal forcé de l'oscillateur harmonique amorti235
5. Circuit électrique en régime sinusoïdal244
L'essentiel
248
Les applications
250
7 Filtrage linéaire
265
Le cours
266
1. Principe du filtrage harmonique266
2. Traitement du signal par une chaîne de quadripôles linéaires272
3. Diagramme de Bode d'un quadripôle linéaire280
4. Action d'un filtre sur un signal périodique285
L'essentiel
290
Les applications
292
Électrocinétique
8 Instrumentation électrique au laboratoire
303
Le cours
304
1. Générateur basses fréquences304
2. Alimentation stabilisée307
3. Multimètres numériques308
4. Oscilloscope311
5. Amplificateur linéaire intégré PCSI316
L'essentiel
320
Les applications
322
Ondes
9 Propagation d'un signal
337
Le cours
338
1. Le phénomène ondulatoire338
2. Description d'un phénomène propagatif unidimensionnel342
3. Transmission d'un signal par une onde350
4. Additions de fonctions sinusoïdales352
5. Interférences de deux ondes sinusoïdales de même fréquence356
6. Ondes stationnaires mécaniques PCSI365
7. Diffraction d'une onde MP2I372
L'essentiel
374
Les applications
376
Mécanique
10 Cinématique du point et du solide
387
Le cours
388
1. Repérage dans l'espace d'un point fixe388
2. Description du mouvement d'un point397
3. Éléments cinématiques dans les différents systèmes de repérage404
4. Système de repérage de Frénet414
5. Exemples de mouvements simples418
6. Description du mouvement d'un solide422
L'essentiel
424
Les applications
426
Mécanique
11 Loi de la quantité de mouvement
437
Le cours
438
1. Fondements de la dynamique classique438
2. Interactions fondamentales452
3. Poids dans le champ de pesanteur uniforme457
4. Forces élastiques de rappel460
5. Force de frottement fluide462
6. Forces de contact avec un support PCSI468
7. Fils et poulies477
8. Mise en oeuvre de la loi de la quantité de mouvement479
L'essentiel
482
Les applications
484
12 Approche énergétique du mouvement d'un point
497
Le cours
498
1. Différentes formes d'énergie498
2. De l'étude dynamique au bilan énergétique502
3. Aspect énergétique des forces usuelles506
4. Utilisation de l'énergie dans les problèmes unidimensionnels515
5. Approximation harmonique524
L'essentiel
528
Les applications
530
13 Mouvements de particules chargées dans des champs uniformes et stationnaires
543
Le cours
544
1. Effets des champs statiques sur les particules chargées544
2. Étude du champ électrostatique uniforme548
3. Mouvements dans un champ électrostatique uniforme551
4. Mouvements dans un champ magnétostatique uniforme556
L'essentiel
560
Les applications
562
14 Calcul différentiel et résolutions numériques
573
Le cours
574
1. Système physique unidimensionnel574
2. Dérivation et intégration d'une fonction579
3. La fonction exponentielle586
4. Équations différentielles589
L'essentiel
602
Les applications
604
Deuxième semestre (Tome 2)
Mécanique
15 Loi du moment cinétique
11
Le cours
12
1. Moment cinétique12
2. Moment d'une force21
3. Théorème du moment cinétique29
4. Applications du théorème du moment cinétique31
L'essentiel
40
Les applications
42
16 Bilan énergétique des systèmes étendus
49
Le cours
50
1. Bilan énergétique pour un solide50
2. Bilan énergétique pour un système déformable PCSI PTSI56
L'essentiel
60
Les applications
62
17 Mouvements dans un champ de force centrale
73
Le cours
74
1. Champ de force centrale74
2. Conservation du moment cinétique79
3. Conservation de l'énergie mécanique81
4. Mouvements dans un champ gravitationnel86
L'essentiel
90
Les applications
92
Thermodynamique
18 Description microscopique du système thermodynamique
103
Le cours
104
1. Limites de la mécanique appliquée aux systèmes macroscopiques104
2. L'énergie interne107
3. La température, l'équilibre thermique et la chaleur113
4. Les états de la matière122
5. La pression, l'équilibre mécanique et le travail126
6. Vers le modèle macroscopique du gaz parfait131
L'essentiel
134
Les applications
136
19 Équilibre et transformation du système thermodynamique
147
Le cours
148
1. Le système thermoélastique148
2. Variables descriptives du système151
3. Équilibre du système157
4. Modèles macroscopiques des systèmes thermoélastiques usuels160
5. Transformations des systèmes thermoélastiques173
L'essentiel
184
Les applications
186
20 Premier principe de la thermodynamique
195
Le cours
196
1. Bilan énergétique en thermodynamique196
2. Bilan énergétique des évolutions quasi-statiques du gaz parfait202
3. Bilan énergétique des transformations brutales du gaz parfait208
4. Propriétés des échanges énergétiques lors d'une transformation210
5. Fonction enthalpie213
6. Mesure de capacités calorifiques et d'enthalpies de changement d'état221
L'essentiel
226
Les applications
228
21 Deuxième principe de la thermodynamique
245
Le cours
246
1. Intérêt du deuxième principe246
2. Fonction entropie250
3. Mise en oeuvre du deuxième principe256
4. Expression de l'entropie des systèmes usuels262
5. Interprétation de l'entropie267
L'essentiel
274
Les applications
276
Thermodynamique
22 Machines thermiques
285
Le cours
286
1. Principe de fonctionnement des machines thermiques286
2. Étude formelle des machines thermiques291
3. Réalisation pratique des machines thermiques299
4. Étude d'un réfrigérateur à évaporation PCSI304
5. Étude du moteur à essence309
L'essentiel
314
Les applications
316
Fluides
23 Statique des fluides PCSI
331
Le cours
332
1. Champ de pression d'un fluide en équilibre332
2. Facteur de Boltzmann338
3. Résultante des forces de pression sur une surface immergée342
4. Théorème d'Archimède346
5. Équation locale de la statique des fluides352
L'essentiel
358
Les applications
360
Magnétisme et induction
24 Champ magnétique
369
Le cours
370
1. Approche descriptive du magnétisme370
2. Introduction au champ magnétique376
3. Propriétés du champ magnétique384
L'essentiel
407
Les applications
410
Magnétisme et induction
25 Actions magnétiques subies par un circuit ou un aimant
417
Le cours
418
1. Actions de Laplace sur un circuit filiforme418
2. Étude de deux circuits de référence428
3. Action d'un champ uniforme sur un aimant ou une boucle de courant436
L'essentiel
444
Les applications
446
26 Induction au sein d'un circuit fixe plongé dans un champ magnétique variable
457
Le cours
458
1. Flux d'un champ magnétique458
2. Approche expérimentale du phénomène d'induction465
3. Induction par un aimant mobile. Loi de Faraday472
4. Auto-induction478
5. Induction dans un ensemble de deux circuits couplés494
6. Applications de l'induction dans la vie courante506
L'essentiel
512
Les applications
516
27 Induction au sein d'un circuit mobile dans un champ magnétique stationnaire
525
Le cours
526
1. Approche expérimentale526
2. Mise en équation, couplage électromagnétique531
3. Étude énergétique du phénomène d'induction : conversion de puissance547
4. Applications de l'induction dans la vie courante552
L'essentiel
566
Les applications
568
Mécanique quantique
28 Introduction au monde quantique MPSI
583
Le cours PCSI
584
1. La dualité onde-corpuscule de la lumière MP2I584
2. La dualité onde-corpuscule de la matière596
L'essentiel
611
Les applications
613