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Physique MPSI-MP2I : tout-en-un
Livre Physique MPSI-MP2I : tout-en-un

par Salamito, Bernard

Dunod

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  • Disponible - 53(07) CAR

    Niveau 2 - Sciences

Livre

Physique MPSI-MP2I : tout-en-un

Auteur(s) : Salamito, Bernard Découvrir l'auteur

Résumé

Manuel couvrant le programme de physique des classes préparatoires de la filière MPSI : étude d'un oscillateur harmonique, de la propagation d'un signal, de l'onde lumineuse, de l'optique géométrique, de la cinématique du solide, entre autres. Avec des commentaires pédagogiques, des exercices fondamentaux et d'entraînement, leurs corrigés et des encadrés documentaires. ©Electre 2021

  • Contributeur(s)
  • Éditeur(s)
  • Date
    • 2021
  • Notes
    • Index
  • Langues
    • Français
  • Description matérielle
    • 1 vol. (944 p.) ; 24 cm
  • Collections
  • Sujet(s)
  • ISBN
    • 978-2-10-082092-4
  • Indice
  • Quatrième de couverture

    • Physique MPSI-MP2I

      Tout-en-un

      Le cours

      • Toutes les notions du programme sont abordées dans le strict respect des textes officiels.
      • De nombreux exemples, des illustrations et des remarques pédagogiques vous aident à comprendre le cours en profondeur.

      Les exercices & problèmes

      • Dans chaque chapitre un grand nombre d'exercices pour bien assimiler le cours et vous entraîner.
      • Les énoncés sont classés par difficulté progressive.
      • Les problèmes sont pour la plupart extraits de sujets de concours.

  • Tables des matières

      • Physique MPSI-MP2I

      • Tout-en-un

      • 2e édition

      • Stéphane Cardin, Damien Jurine et Bernard Salahito

      • Valérie Bouland, Rachel Comte, François Crépin, Luc Gauthier, Tom Moretet Marie-Noëlle Sanz

      • Dunod

      • Avant-propos1
      • I Optique géométrique25
      • 1 Sources lumineuses, modèle de l'optique géométrique 27
      • 1 Description et propriétés de la lumière27
      • 1.1 Nature de la lumière27
      • 1.2 Spectre de la lumière28
      • 1.3 Propagation de la lumière28
      • 2 Les sources lumineuses29
      • 2.1 Sources thermique29
      • 2.2 Sources spectrales30
      • 2.3 Sources laser31
      • 3 Modèle géométrique de la lumière31
      • 3.1 Cadre de l'approximation géométrique31
      • 3.2 Notion de rayon lumineux32
      • 3.3 Propagation rectiligne32
      • 4 Lois de Snell-Descartes32
      • 4.1 Définitions33
      • 4.2 Énoncé des lois33
      • 4.3 Détails sur la réfraction33
      • 4.4 Réflexion totale34
      • Méthodologie, programme officiel et sommaire des exercices35
      • Exercices36
      • Corrigés40
      • 2 Optique géométrique 45
      • 1 Miroir plan45
      • 1.1 Image d'un point objet par un miroir plan45
      • 1.2 Image d'un objet par un miroir plan46
      • 2 Systèmes centrés et approximation de Gauss46
      • 2.1 Systèmes optiques centrés46
      • 2.2 Approximation de Gauss47
      • 2.3 Propriétés d'un système centré dans les conditions de Gauss47
      • 2.4 Foyers objet, foyers image49
      • 3 Lentilles minces50
      • 3.1 Présentation des lentilles50
      • 3.2 Constructions géométriques52
      • 3.3 Relations de conjugaison55
      • 4 Projection d'une image par une lentille56
      • 4.1 Position du problème56
      • 4.2 Choix de la lentille57
      • 4.3 Éclairage de l'objet58
      • Méthodologie59
      • Programme officiel et sommaire des exercices61
      • Exercices63
      • Corrigés67
      • 3 Modèles de dispositifs optiques 71
      • 1 L'œil71
      • 1.1 Description et modèle optique71
      • 1.2 Fonctionnement de l'œil71
      • 2 L'appareil photo73
      • 2.1 Principe de fonctionnement73
      • 2.2 Influence de la durée d'exposition75
      • 2.3 Influence du diamètre du diaphragme76
      • 2.4 Influence de la distance focale77
      • 3 La fibre à saut d'indice79
      • 3.1 Cône d'acceptance79
      • 3.2 Dispersion intermodale80
      • 4 MP21 : lunette astronomique82
      • 4.1 MP2I : Principe général d'une lunette82
      • 4.2 MP2I : La lunette astronomique83
      • Méthodologie84
      • Programme officiel et sommaire des exercices86
      • Exercices88
      • Corrigés94
      • II Signaux électriques103
      • 4 Circuits électriques dans l'ARQS 105
      • 1 Intensité du courant électrique105
      • 1.1 Charge électrique105
      • 1.2 Conducteurs électriques106
      • 1.3 Le courant électrique107
      • 1.4 Intensité d'un courant stationnaire dans un fil108
      • 1.5 Mesure de l'intensité d'un courant109
      • 1.6 L'approximation des régimes quasi-stationnaires (ARQS)109
      • 1.7 Intensité d'un courant variable110
      • 1.8 Loi des nœuds110
      • 2 Circuit électrique111
      • 3 Tension électrique112
      • 3.1 Mesure d'une tension112
      • 3.2 Additivité des tensions113
      • 3.3 Loi des mailles113
      • 3.4 Potentiel électrique114
      • 3.5 La masse115
      • 4 Dipôles électrocinétiques en courant continu115
      • 4.1 Puissance, conventions générateur et récepteur115
      • 4.2 Le résistor116
      • 4.3 Les générateurs de tension117
      • 5 Associations de dipôles117
      • 5.1 Associations série et parallèle117
      • 5.2 Lois d'association des résistances118
      • 5.3 Associations de générateurs118
      • 6 Ponts diviseurs118
      • 6.1 Diviseur de tension118
      • 6.2 Diviseur de courant119
      • 7 Résistances de sortie et d'entrée119
      • 7.1 Résistance d'entrée119
      • 7.2 Résistance de sortie120
      • 8 Dipôles électrocinétiques fondamentaux du régime variable120
      • 8.1 Le générateur idéal de tension variable120
      • 8.2 Le résistor120
      • 8.3 Le condensateur120
      • 8.4 La bobine121
      • 9 Puissance et énergie en régime variable122
      • 9.1 Les unités122
      • 9.2 Puissance instantanée reçue par un dipôle en régime variable122
      • 9.3 Puissance dissipée dans un résistor122
      • 9.4 Énergie stockée dans un condensateur122
      • 9.5 Énergie stockée dans une bobine123
      • Méthodologie124
      • Programme officiel et sommaire des exercices126
      • Exercices128
      • Corrigés132
      • 5 Circuit linéaire du premier ordre 137
      • 1 Étude expérimentale d'un circuit RC série137
      • 1.1 Montage137
      • 1.2 Régimes transitoire et permanent137
      • 2 Modélisation138
      • 2.1 Équation différentielle sur uC (t)138
      • 2.2 Constante de temps138
      • 2.3 Calcul de la tension uC(t)138
      • 2.4 Interprétation physique140
      • 2.5 Bilan énergétique141
      • 3 Régime libre du circuit RC141
      • 3.1 Observation de la réponse à un signal créneau141
      • 3.2 Modélisation du régime libre141
      • 4 Étude de la tension uR (t)142
      • 4.1 Réponse indicielle142
      • 4.2 Équation différentielle sur uR (t)143
      • 4.3 Détermination de la condition initiale143
      • 4.4 Résolution de l'équation différentielle143
      • 4.5 Régime libre144
      • 5 Exemple de circuit inductif144
      • 5.1 Schéma du montage144
      • 5.2 Équation différentielle sur i(t)145
      • 5.3 Calcul de l'intensité i(t)145
      • 6 Simulation146
      • Méthodologie148
      • Programme officiel et sommaire des exercices152
      • Exercices154
      • Corrigés160
      • 6 Oscillateur harmonique 167
      • 1 Un oscillateur harmonique mécanique (MPSI)167
      • 1.1 Système étudié167
      • 1.2 Obtention d'une équation différentielle167
      • 1.3 Définition d'un oscillateur harmonique168
      • 1.4 Résolution de l'équation différentielle169
      • 1.5 Signal sinusoïdal169
      • 2 Un oscillateur harmonique électrique171
      • 2.1 Système étudié171
      • 2.2 Mise en équation171
      • 2.3 Conditions initiales171
      • 2.4 Résolution de l'équation différentielle172
      • 2.5 Bilan de puissance et d'énergie172
      • Méthodologie173
      • Programme officiel et sommaire des exercices176
      • Exercices177
      • Corrigés180
      • 7 Circuit linéaire du second ordre 183
      • 1 Étude expérimentale d'un circuit RLC série183
      • 1.1 Montage183
      • 1.2 Régimes transitoire et permanent183
      • 2 Équation différentielle sur la tension uC185
      • 2.1 Mise en équation185
      • 2.2 Pulsation propre et facteur de qualité185
      • 3 Détermination de la tension uC (t)186
      • 3.1 Recherche des conditions initiales186
      • 3.2 Solution187
      • 4 Durée du régime transitoire187
      • 4.1 Définition du temps de réponse TR187
      • 4.2 Cas des systèmes peu amortis188
      • 5 Réponse à un signal créneaux189
      • 5.1 Observations expérimentales189
      • 5.2 Modélisation du régime libre189
      • 6 Bilan énergétique190
      • 7 Analogie entre un circuit RLC et un oscillateur mécanique191
      • Méthodologie192
      • Programme officiel et sommaire des exercices194
      • Exercices196
      • Corrigés199
      • 8 Régime sinusoïdal - Résonance 203
      • 1 Régime transitoire et régime sinusoïdal forcé203
      • 1.1 Exemple203
      • 1.2 Généralisation205
      • 2 Signaux complexes en régime sinusoïdal forcé205
      • 2.1 Fondements de la méthode complexe205
      • 2.2 Exemple d'application206
      • 3 Impédance complexe208
      • 3.1 Impédance complexe d'un dipôle passif208
      • 3.2 Impédance complexe des dipôles de base209
      • 3.3 Association d'impédances complexes210
      • 3.4 Ponts diviseurs211
      • 4 Résonance d'intensité dans un circuit RLC série211
      • 4.1 Expérience211
      • 4.2 Interprétation par la méthode complexe212
      • 4.3 Facteur de qualité214
      • 4.4 Détermination expérimentale des paramètres de la résonance214
      • 5 Résonance de charge d'un circuit RLC série215
      • 5.1 Étude en notation complexe215
      • 5.2 Détermination expérimentale de wo et Q216
      • Méthodologie217
      • Programme officiel et sommaire des exercices220
      • Exercices222
      • Corrigés228
      • 9 Fonction de transfert - diagramme de Bode 237
      • 1 Fonction de transfert237
      • 1.1 Position du problème237
      • 1.2 Définition de la fonction de transfert237
      • 1.3 Fonction de gain et fonction de phase238
      • 1.4 Réponse du filtre à un signal sinusoïdal238
      • 1.5 Lien entre équation différentielle et fonction de transfert238
      • 2 Diagramme de Bode239
      • 2.1 Le gain en décibel239
      • 2.2 Mesure d'un gain en décibel239
      • 2.3 Le diagramme de Bode240
      • 2.4 Étude de la courbe d'amplitude241
      • 2.5 Domaine dérivateur, domaine intégrateur242
      • 3 Exemples de filtres242
      • 3.1 Filtre passe-bas du premier ordre242
      • 3.2 Filtre passe-haut du premier ordre244
      • 3.3 Filtre passe-bas du deuxième ordre (MPSI)245
      • 3.4 Filtre passe-bande du deuxième ordre247
      • Méthodologie250
      • Programme officiel et sommaire des exercices258
      • Exercices259
      • Corrigés263
      • 10 Filtrage d'un signal périodique 269
      • 1 Contenu spectral d'un signal périodique269
      • 1.1 Valeur moyenne269
      • 1.2 Développement en série de Fourier269
      • 1.3 Exemple270
      • 1.4 Influence des basses fréquences270
      • 1.5 Influence des hautes fréquences272
      • 2 Puissance moyenne272
      • 2.1 Valeur efficace272
      • 2.2 Conservation de la puissance : formule de Parseval (MPSI)273
      • 3 Filtrage274
      • 4 Réponse d'un filtre à un signal périodique non sinusoïdal274
      • 5 Étude du filtrage d'un créneau périodique275
      • 5.1 Filtrage passe-bas275
      • 5.2 Réalisation d'un moyenneur276
      • 5.3 Filtrage passe-haut276
      • 5.4 Filtrage passe-bande278
      • 6 Réponse indicielle et contenu spectral279
      • 7 Enrichissement du spectre par un système non linéaire281
      • 7.1 Exemple : le circuit multiplieur282
      • 7.2 Conclusion282
      • 8 Mise en cascade de filtres283
      • 9 Simulation285
      • Méthodologie287
      • Programme officiel et sommaire des exercices291
      • Exercices293
      • Corrigés300
      • III Ondes307
      • 11 Propagation d'un signal 309
      • 1 Exemples de signaux309
      • 1.1 Nature physique des signaux309
      • 1.2 Analyse spectrale310
      • 2 Phénomène de propagation310
      • 2.1 Observations expérimentales310
      • 2.2 Ondes et signaux physiques311
      • 2.3 Onde progressive312
      • 2.4 Onde progressive sinusoïdale315
      • 2.5 Milieux dispersifs ou non-dispersifs (MPSI)318
      • 3 MP2I : lu diffraction de la lumière322
      • 3.1 MP2I : diffraction par une fente322
      • 3.2 MP2I : universalité du phénomène de diffraction323
      • Méthodologie324
      • Programme officiel et sommaire des exercices325
      • Exercices327
      • Corrigés333
      • 12 Phénomène d'interférences 339
      • 1 Superposition de deux signaux sinusoïdaux de même fréquence339
      • 1.1 Expérimentation mathématique339
      • 1.2 Amplitude de la somme de deux signaux sinusoïdaux339
      • 1.3 Influence du déphasage341
      • 2 Interférence entre deux ondes acoustiques ou mécaniques de même fréquence342
      • 2.1 Phénomène d'interférence342
      • 2.2 Observation expérimentale342
      • 2.3 Étude théorique343
      • 2.4 Application à l'expérience344
      • 3 Interférences lumineuses avec les trous de Young344
      • 3.1 Particularité d'une expérience d'interférences lumineuses344
      • 3.2 Intensité lumineuse (MPSI)345
      • 3.3 Formule de Fresnel (MPSI)345
      • 3.4 Les trous de Young346
      • Méthodologie350
      • Programme officiel et sommaire des exercices351
      • Exercices353
      • Corrigés359
      • IV Mécanique365
      • 13 Cinématique du point 367
      • 1 Notion de point en physique367
      • 1.1 Définition d'un solide367
      • 1.2 Définition d'un point368
      • 1.3 Quand peut-on assimiler un système à un point ?368
      • 2 Repérage d'un point du plan368
      • 2.1 Intérêt d'avoir plusieurs systèmes de coordonnées368
      • 2.2 Repérage d'un point sur une droite368
      • 2.3 Repérage d'un point dans le plan368
      • 3 Repérage d'un point dans l'espace371
      • 3.1 Repérage cartésien371
      • 3.2 Repérage cylindrique371
      • 3.3 Repérage sphérique372
      • 4 Cinématique du point374
      • 4.1 Notion de référentiel374
      • 4.2 Vecteurs position, déplacement, vitesse et accélération376
      • 5 Utilisation des différents systèmes de coordonnées378
      • 5.1 Coordonnées cartésiennes378
      • 5.2 Coordonnées cylindro-polaire380
      • 5.3 Coordonnées sphériques383
      • 6 Études de mouvements en coordonnées cartésiennes385
      • 6.1 Mouvement rectiligne et uniforme385
      • 6.2 Mouvements à vecteur accélération constante386
      • 7 Mouvements circulaires387
      • 7.1 Mouvement circulaire et uniforme387
      • 7.2 Généralisation : mouvement circulaire non uniforme388
      • 8 Interprétation du vecteur accélération389
      • 8.1 Repérage local le long d'une trajectoire plane : repère de Frenet389
      • 8.2 Interprétation des composantes de l'accélération390
      • Méthodologie392
      • Programme officiel et sommaire des exercices394
      • Exercices397
      • Corrigés402
      • 14 Principes de la dynamique newtonienne 409
      • 1 Éléments cinétiques d'un point matériel409
      • 1.1 Masse409
      • 1.2 Quantité de mouvement410
      • 2 Les trois lois de Newton411
      • 2.1 Première loi de Newton : principe d'inertie411
      • 2.2 Deuxième loi de Newton : principe fondamental de la dynamique412
      • 2.3 Troisième loi de Newton : principe des actions réciproques414
      • 3 Limite de validité de la mécanique classique414
      • 3.1 Qu'est-ce qu'un principe ?414
      • 3.2 Les hypothèses de la mécanique classique414
      • 3.3 Les limites de la mécanique classique415
      • 4 Classification des forces415
      • 4.1 Les quatre interactions fondamentales415
      • 4.2 Forces à distance416
      • 4.3 Forces de contact419
      • 5 Chute libre dans le champ de pesanteur424
      • 5.1 Mise en équation424
      • 5.2 Chute libre dans le vide424
      • 5.3 Chute libre avec frottements proportionnels à la vitesse425
      • 5.4 Chute libre avec frottements proportionnels au carré de la vitesse427
      • 5.5 Comparaison des deux modèles de frottements429
      • 6 Tir d'un projectile dans le champ de pesanteur429
      • 6.1 Mise en équation429
      • 6.2 Tir dans le vide430
      • 6.3 Tir en tenant compte de la résistance de l'air431
      • 7 Le pendule simple433
      • 7.1 Modélisation433
      • 7.2 Équation du mouvement433
      • 7.3 Résolution numérique434
      • 7.4 Linéarisation et résolution dans le cas des faibles amplitudes434
      • Méthodologie435
      • Programme officiel et sommaire des exercices437
      • Exercices440
      • Corrigés448
      • 15 Approche énergétique de la dynamique du point 459
      • 1 Travail et puissance d'une force459
      • 1.1 Introduction et notations459
      • 1.2 Puissance d'une force459
      • 1.3 Travail élémentaire d'une force460
      • 1.4 Travail d'une force au cours d'un déplacement460
      • 2 Premiers exemples de calculs de travaux461
      • 2.1 Travail d'une force constamment perpendiculaire au mouvement461
      • 2.2 Travail d'une force constante461
      • 2.3 Travail d'une force de frottement de norme constante461
      • 3 Théorème de l'énergie cinétique462
      • 3.1 Définition de l'énergie cinétique462
      • 3.2 Théorème de l'énergie cinétique en référentiel galiléen462
      • 3.3 Utilisation du théorème de l'énergie cinétique463
      • 3.4 Intérêt d'une approche énergétique464
      • 4 Énergie potentielle et forces conservatives464
      • 4.1 Définitions464
      • 4.2 Gradient d'énergie potentielle (MPSI)465
      • 4.3 Lien entre force conservative et gradient d'énergie potentielle (MPSI)466
      • 4.4 Exemples de forces conservatives467
      • 4.5 Exemples de forces non conservatives468
      • 5 Énergie mécanique468
      • 5.1 Définition de l'énergie mécanique468
      • 5.2 Cas de conservation de l'énergie mécanique469
      • 5.3 Cas général : non conservation de l'énergie mécanique469
      • Méthodologie471
      • Programme officiel et sommaire des exercices473
      • Exercices475
      • Corrigés480
      • 16 Mouvement conservatif à une dimension 489
      • 1 Étude qualitative des mouvements et des équilibres489
      • 1.1 Exemple introductif489
      • 1.2 Position du problème490
      • 1.3 Analyse du mouvement à l'aide d'un graphe énergétique490
      • 1.4 Analyse des équilibres à l'aide d'un graphe énergétique491
      • 2 Mouvement conservatif dans un puits de potentiel494
      • 2.1 Mouvement dans un puits de potentiel harmonique494
      • 2.2 Mouvement dans un puits de potentiel quelconque496
      • Méthodologie499
      • Programme officiel et sommaire des exercices500
      • Exercices501
      • Corrigés504
      • 17 Mouvement d'une particule chargée dans un champ électrique ou magnétique 511
      • 1 Force de Lorentz511
      • 1.1 Rappel de l'expression511
      • 1.2 Différence entre les composantes électriques et magnétiques512
      • 1.3 Ordre de grandeur et conséquences512
      • 2 Mouvement dans un champ électrique uniforme513
      • 2.1 Équation du mouvement513
      • 2.2 Étude de la trajectoire514
      • 2.3 Accélération d'une particule chargée par un champ électrique515
      • 3 Mouvement dans un champ magnétique518
      • 3.1 Le mouvement est uniforme518
      • 3.2 Étude de la trajectoire519
      • 4 Quelques applications de ces mouvements521
      • 4.1 Expérience de Thomson521
      • 4.2 Cyclotron522
      • Méthodologie524
      • Programme officiel et sommaire des exercices525
      • Exercices526
      • Corrigés532
      • 18 Moment cinétique 539
      • 1 Observations préliminaires539
      • 1.1 Exemples introductifs539
      • 1.2 Notion intuitive de bras de levier540
      • 2 Moment cinétique d'un point matériel540
      • 2.1 Définition du moment cinétique540
      • 3 Moment d'une force542
      • 3.1 Moment d'une force par rapport à un point O542
      • 3.2 Moment d'une force par rapport à un axe orienté ?543
      • 4 Loi du moment cinétique pour un point matériel544
      • 4.1 Loi du moment cinétique par rapport à un point fixe545
      • 4.2 Cas de conservation du moment cinétique545
      • 4.3 Loi du moment cinétique par rapport à un axe fixe545
      • Méthodologie546
      • Programme officiel et sommaire des exercices547
      • Exercices548
      • Corrigés552
      • 19 Mouvement dans un champ de force centrale. Champs newtoniens 561
      • 1 Force centrale conservative561
      • 1.1 Qu'est-ce qu'une force centrale conservative ?561
      • 1.2 Exemples de forces centrales conservatives562
      • 1.3 Observations de mouvements à force centrale conservative563
      • 2 Généralités sur les forces centrales conservatives565
      • 2.1 Conséquence du caractère central de la force565
      • 2.2 Conséquence du caractère conservatif de la force567
      • 3 Cas particulier de l'attraction gravitationnelle568
      • 3.1 Position du problème568
      • 3.2 Étude qualitative du mouvement radial568
      • 3.3 Détermination de la trajectoire par une méthode numérique569
      • 4 Étude directe de la trajectoire circulaire572
      • 4.1 Position du problème572
      • 4.2 Étude à partir du principe fondamental de la dynamique572
      • 5 Application aux satellites terrestres (MPSI)574
      • 5.1 Différents types de satellites terrestres574
      • 5.2 Cas des satellites géostationnaires575
      • Méthodologie578
      • Programme officiel et sommaire des exercices579
      • Exercices582
      • Corrigés588
      • 20 Cinématique du solide 597
      • 1 Repérage d'un solide597
      • 1.1 Définition d'un solide597
      • 1.2 Repérage d'un solide dans l'espace597
      • 2 Mouvement de translation598
      • 2.1 Définition598
      • 2.2 Mouvement d'un point d'un solide en translation598
      • 2.3 Conséquences599
      • 2.4 Deux mouvements de translations remarquables599
      • 3 Solides en rotation autour d'un axe fixe599
      • 3.1 Définition599
      • 3.2 Mouvement d'un point d'un solide en rotation600
      • 3.3 Conséquences601
      • 3.4 Quelques exemples de rotation autour d'un axe fixe601
      • Méthodologie602
      • Programme officiel et sommaire des exercices603
      • Exercices604
      • Corrigés605
      • 21 Solide en rotation autour d'un axe fixe 607
      • 1 Moment cinétique d'un solide ou d'un système de points607
      • 1.1 Cas d'un point matériel : notion de moment d'inertie607
      • 1.2 Cas d'un système déformable607
      • 1.3 Cas d'un solide en rotation par rapport à un axe608
      • 2 Théorème du moment cinétique pour un solide en rotation610
      • 2.1 Rappel sur le moment d'une force610
      • 2.2 Théorème scalaire du moment cinétique pour un solide610
      • 2.3 Cas de conservation du moment cinétique611
      • 3 Actions mécaniques s'exerçant sur un solide en rotation611
      • 3.1 Couples611
      • 3.2 Liaison pivot d'axe (Oz)613
      • 4 Pendule pesant (MPS1)614
      • 4.1 Position du problème et équation du mouvement614
      • 4.2 Oscillations de faible amplitude615
      • 4.3 Intégrale première du mouvement et étude qualitative616
      • 4.4 Résolution numérique617
      • 5 Énergie d'un solide en rotation autour d'un axe fixe619
      • 5.1 Énergie cinétique d'un solide en rotation619
      • 5.2 Puissance d'une force appliquée à un solide en rotation619
      • 5.3 Théorème de l'énergie cinétique pour un solide indéformable620
      • Méthodologie621
      • Programme officiel et sommaire des exercices622
      • Exercices624
      • Corrigés628
      • V Thermodynamique635
      • Programme de thermodynamique en MP2I637
      • 22 Système thermodynamique à l'équilibre 641
      • 1 Descriptions microscopique et macroscopique de la matière641
      • 1.1 Les phases solide, liquide et gaz641
      • 1.2 L'agitation thermique642
      • 1.3 Libre parcours moyen (MPSI)642
      • 1.4 Échelles microscopique, mésoscopique et macroscopique643
      • 1.5 État microscopique et état macroscopique643
      • 2 Étude d'un gaz à l'échelle microscopique644
      • 2.1 Distribution des vitesses moléculaires (MPSI)644
      • 2.2 Pression645
      • 2.3 Température cinétique (MPSI)645
      • 3 Système thermodynamique, variables d'état646
      • 3.1 Système thermodynamique646
      • 3.2 Variables d'état647
      • 4 Équilibre thermodynamique648
      • 4.1 Définition648
      • 4.2 Équilibre thermodynamique local649
      • 4.3 Conditions d'équilibre649
      • 4.4 Équation d'état650
      • 5 Énergie interne, capacité thermique à volume constant652
      • 5.1 L'énergie interne U652
      • 5.2 La capacité thermique à volume constant CV653
      • 5.3 Cas d'un gaz parfait653
      • 5.4 Cas d'une phase condensée incompressible655
      • 6 Étude expérimentale d'un fluide réel656
      • 6.1 Dispositif expérimental656
      • 6.2 Étude expérimentale du gaz SF6 dans le diagramme d'Amagat656
      • 6.3 Étude expérimentale de SF6 dans le diagramme de Clapeyron658
      • 6.4 Diagramme de phase (P, T) expérimental660
      • 7 Corps pur diphasé en équilibre660
      • 7.1 Changements d'état physique660
      • 7.2 Diagramme de phases (P,T)661
      • 7.3 Variables d'état d'un système diphasé663
      • 7.4 Étude de l'équilibre liquide-gaz664
      • 7.5 Équilibre liquide-vapeur en présence d'une atmosphère inerte667
      • Méthodologie669
      • Programme officiel et sommaire des exercices670
      • Exercices672
      • Corrigés675
      • 23 Énergie échangée par un système au cours d'une transformation 679
      • 1 Transformation thermodynamique679
      • 1.1 Transformation, état initial, état final679
      • 1.2 Différents types de transformations680
      • 1.3 Influence du choix du système682
      • 2 Travail des forces de pression683
      • 2.1 Expression générale du travail de la pression extérieure683
      • 2.2 Travail des forces de pression dans deux cas particuliers685
      • 2.3 Travail des forces de pression dans le cas d'une transformation mécaniquement réversible686
      • 3 Transfert thermique689
      • 3.1 Définition689
      • 3.2 Les trois modes de transfert thermique689
      • 3.3 Transformation adiabatique690
      • 3.4 Notion de thermostat691
      • 3.5 Retour sur les transformations monotherme et isotherme692
      • Méthodologie693
      • Programme officiel et sommaire des exercices694
      • Exercices695
      • Corrigés697
      • 24 Premier principe. Bilans d'énergie. 701
      • 1 Le premier principe de la thermodynamique701
      • 1.1 Énergie d'un système701
      • 1.2 Premier principe de la thermodynamique702
      • 1.3 Premier principe de la thermodynamique entre deux états voisins703
      • 1.4 Obtention de la valeur du transfert thermique704
      • 1.5 Transfert thermique dans une transformation isochore sans travail autre que celui de la pression704
      • 1.6 Exemples d'application du premier principe704
      • 2 La fonction d'état enthalpie707
      • 2.1 Définitions707
      • 2.2 Premier principe pour une transformation monobare avec équilibre mécanique dans l'état initial et l'état final708
      • 2.3 Premier principe pour une transformation isobare708
      • 2.4 Transfert thermique dans une transformation isobare sans travail autre que celui de la pression709
      • 2.5 Enthalpie d'un gaz parfait709
      • 2.6 Enthalpie d'une phase condensée indilatable et incompressible710
      • 2.7 Enthalpie d'un système diphasé711
      • 3 Mesures de grandeurs thermodynamiques713
      • 3.1 Le calorimètre713
      • 3.2 Détermination d'une capacité thermique massique714
      • 3.3 Détermination d'une enthalpie de changement d'état715
      • 3.4 Mesure de la valeur en eau du calorimètre716
      • 4 MP21 : Modéle linéaire des échanges thermiques717
      • 4.1 MP21 : Flux ou puissance thermique717
      • 4.2 MP2I : Résistance thermique718
      • 4.3 MP2I : Loi de Newton718
      • 4.4 MP21 : Système indéformable au contact d'un thermostat719
      • Méthodologie721
      • Programme officiel et sommaire des exercices722
      • Exercices723
      • Corrigés727
      • 25 Deuxième principe. Bilans d'entropie. 731
      • 1 Le deuxième principe de la thermodynamique731
      • 1.1 Transformations irréversibles et transformations réversibles731
      • 1.2 Le deuxième principe de la thermodynamique733
      • 2 Entropie d'un échantillon de corps pur735
      • 2.1 Entropie d'un gaz parfait735
      • 2.2 Entropie d'une phase condensée indilatable et incompressible738
      • 2.3 Entropie d'un système diphasé739
      • 3 Exemples de bilans d'entropie740
      • 3.1 Méthode générale740
      • 3.2 Exemple 1 : détente de Joule - Gay Lussac740
      • 3.3 Exemple 2 : mise en contact avec un thermostat741
      • 3.4 Exemple 3 : compression d'un gaz parfait743
      • 3.5 Exemple 4 : chauffage par effet Joule745
      • 3.6 Exemple 5 : solidification d'un liquide surfondu746
      • 4 Interprétation microscopique de l'entropie747
      • Méthodologie749
      • Programme officiel et sommaire des exercices750
      • Exercices751
      • Corrigés757
      • 26 Machines thermiques 765
      • 1 Machines thermiques dithermes765
      • 1.1 Introduction765
      • 1.2 Application des deux principes à une machine thermique765
      • 2 Moteur thermique766
      • 2.1 Sens des échanges d'énergie766
      • 2.2 Rendement du moteur766
      • 2.3 Théorème de Carnot766
      • 2.4 Rendements des moteurs thermiques réels767
      • 2.5 Cogénération767
      • 3 Machine frigorifique769
      • 3.1 Sens des échanges d'énergie769
      • 3.2 Efficacité d'une machine frigorifique769
      • 3.3 Théorème de Carnot769
      • 3.4 Efficacité d'une machine thermique réelle770
      • 4 Pompe à chaleur770
      • 4.1 Sens des échanges d'énergie770
      • 4.2 Efficacité d'une pompe à chaleur771
      • 4.3 Théorème de Carnot771
      • 4.4 Efficacité d'une pompe à chaleur réelle772
      • Méthodologie773
      • Programme officiel et sommaire des exercices774
      • Exercices775
      • Corrigés779
      • VI Induction et forces de Laplace785
      • 27 Le champ magnétique 787
      • 1 Le champ magnétique787
      • 1.1 Les champs en physique787
      • 1.2 Un champ vectoriel permet de décrire une interaction à distance788
      • 1.3 Unités et ordres de grandeur788
      • 2 Cartes de champ magnétique788
      • 2.1 Spire circulaire de courant789
      • 2.2 Bobine longue789
      • 2.3 Aimant792
      • 3 Invariances d'une distribution de courant792
      • 3.1 Invariance par translation le long d'un axe792
      • 3.2 Invariance par rotation autour d'un axe792
      • 3.3 Conclusion793
      • 4 Propriétés de symétries du champ magnétique (MPSI)793
      • 4.1 Symétries et antisymétries d'une distribution de courant793
      • 4.2 Observation du champ magnétique d'une spire de courant794
      • 4.3 Règles de symétrie pour le champ magnétique794
      • 5 Moment magnétique795
      • 5.1 Vecteur surface d'une spire plane795
      • 5.2 Définition du moment magnétique795
      • 5.3 Moment magnétique d'un aimant795
      • 5.4 Lignes de champ d'un moment magnétique796
      • Méthodologie797
      • Programme officiel et sommaire des exercices798
      • Exercices799
      • Corrigés801
      • 28 Actions d'un champ magnétique 803
      • 1 Densité linéique de force de Laplace803
      • 1.1 Force de Laplace sur un tronçon rectiligne dans un champ uniforme803
      • 1.2 Force élémentaire de Laplace804
      • 1.3 De la force de Lorentz à la force de Laplace804
      • 2 Résultante et puissance dans le cas d'une translation804
      • 2.1 Force de Laplace sur une tige en translation804
      • 2.2 Puissance de la force Laplace805
      • 3 Couple magnétique806
      • 3.1 Couple de Laplace exercé par un champ magnétique uniforme sur une spire rectangulaire806
      • 3.2 Influence du couple de Laplace807
      • 3.3 Puissance du couple de Laplace807
      • 4 Action d'un champ magnétique uniforme sur un aimant808
      • 4.1 Orientation d'un aimant808
      • 4.2 Positions d'équilibre808
      • 4.3 Effet moteur d'un champ magnétique tournant809
      • Méthodologie810
      • Programme officiel et sommaire des exercices811
      • Exercices812
      • Corrigés815
      • 29 Lois de l'induction 819
      • 1 Expériences d'induction électromagnétique819
      • 1.1 Expérience historique de Faraday819
      • 1.2 Autres expériences820
      • 1.3 Interprétation820
      • 2 Loi de Faraday821
      • 2.1 Flux magnétique821
      • 2.2 Force électromotrice induite822
      • 2.3 Convention d'algébrisation822
      • 2.4 Exceptions à la règle du flux823
      • 2.5 Conditions d'application de la loi de faraday dans le cas d'un conducteur en mouvement dans un champ magnétique824
      • 3 Loi de Lenz824
      • Programme officiel et sommaire des exercices825
      • 30 Circuit fixe dans un champ magnétique variable 827
      • 1 Auto-induction827
      • 1.1 Coefficient d'auto-induction827
      • 1.2 Exemple de calcul d'une inductance propre828
      • 1.3 Force électromotrice auto-induite829
      • 1.4 Schéma électrique829
      • 1.5 Loi de Lenz829
      • 1.6 Mesure expérimentale de l'inductance propre d'une bobine829
      • 1.7 Bilan d'énergie829
      • 2 Induction mutuelle830
      • 2.1 Coefficient d'induction mutuelle830
      • 2.2 Exemple de calcul d'une inductance mutuelle831
      • 2.3 Forces électromotrices induites dans les deux circuits832
      • 2.4 Schéma électrique832
      • 2.5 Étude de deux circuits couplés833
      • Méthodologie835
      • Programme officiel et sommaire des exercices838
      • Exercices839
      • Corrigés843
      • 31 Circuit mobile dans un champ magnétique stationnaire 847
      • 1 Rails de Laplace générateurs847
      • 1.1 Présentation847
      • 1.2 Analyse qualitative848
      • 1.3 Choix des orientations848
      • 1.4 F.é.m. induite et équation électrique848
      • 1.5 Force de Laplace et équation mécanique849
      • 1.6 Établissement de la vitesse849
      • 1.7 Établissement de l'intensité850
      • 1.8 Bilan de puissance850
      • 1.9 Relation des puissances850
      • 2 Freinage par induction851
      • 2.1 Application de la loi de Lenz851
      • 2.2 Application : freinage électromagnétique851
      • 2.3 Courants de Foucault851
      • 3 Alternateur852
      • 3.1 Présentation852
      • 3.2 Analyse physique852
      • 3.3 Choix des orientations852
      • 3.4 F.é.m. induite et équation électrique853
      • 3.5 Moment des forces de Laplace et équation mécanique853
      • 3.6 Couple moteur853
      • 3.7 Bilan de puissance854
      • Méthodologie855
      • Programme officiel et sommaire des exercices860
      • Exercices861
      • Corrigés865
      • VII Physique quantique873
      • 32 Introduction à la physique quantique 875
      • 1 La dualité onde-particule de la lumière875
      • 1.1 Introduction875
      • 1.2 Historique de la découverte du photon875
      • 1.3 Le photon879
      • 1.4 MP2I : absorption et émission de photons880
      • 1.5 Franges d'interférences et photons881
      • 2 La dualité onde-particule de la matière882
      • 2.1 La longueur d'onde de de Broglie882
      • 2.2 Expériences d'interférences de particules885
      • 3 Fonction d'onde et probabilités (MPSI)887
      • 3.1 Analyse d'une expérience d'interférences quantiques887
      • 3.2 Notion de fonction d'onde et probabilité de détection889
      • 3.3 Interprétation de l'expérience des fentes de Young889
      • 3.4 Complémentarité889
      • 4 L'inégalité de Heisenberg (MPSI)890
      • 4.1 Indétermination quantique890
      • 4.2 Exemple : diffraction d'une particule par une fente890
      • 4.3 L'indétermination position-quantité de mouvement891
      • 5 Quantification de l'énergie (MPSI)891
      • 5.1 Notion de quantification891
      • 5.2 Modèle planétaire de Bohr892
      • Méthodologie894
      • Programme officiel et sommaire des exercices895
      • Exercices897
      • Corrigés903
      • VIII Incertitudes911
      • 33 Mesures et incertitudes 913
      • Méthodologie913
      • Exercices925
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    Niveau 2 - Sciences

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