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Salim Kanoun, Jean-Christophe Lecomte, Elise Birague-Cavallie et Djaouad Berkac

Salim Kanoun, Jean-Christophe Lecomte, Elise Birague-Cavallie et Djaouad Berkach. Tous droits des auteurs réservés : sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdits (droits déposés chez Creasafe). 1 TUTORAT DE MEDECINE RANGUEIL ANNEE UNIVERSITAIRE 2005-2006 PCEM1 Commentaire de cours et entraînement aux QCM Salim Kanoun Jean-Christophe Lecomte Elise Birague-Cavallie Djaouad Berkach Salim Kanoun, Jean-Christophe Lecomte, Elise Birague-Cavallie et Djaouad Berkach. Tous droits des auteurs réservés : sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdits (droits déposés chez Creasafe). 2 Sommaire : Partie I : Commentaires de cours : Chapitre 1 : Forces, Vecteurs, Travaux Chapitre 2 : Température, Chaleur Chapitre 3 : 1er principe Chapitre 4 : 2nd principe Partie II : Entraînement aux QCM : Chapitre 1 : Forces, Vecteurs, Travaux Chapitre 2 : Température, Chaleur Chapitre 3 : Transformations thermodynamiques Chapitre 4 : Calculs de l’évolution des systèmes - Les commentaires de cours sont des commentaires ! Ils ne visent donc pas à être exhaustifs mais à offrir une approche complémentaire au cours du Dr Victor. - Un certain nombre de ces QCM est issu d’annales de concours des années passées. Nous remercions donc le Dr Victor de nous avoir permis d’en emprunter et de nous en inspirer. - En aucun cas, les commentaires de cours et QCM de ce polycopié ne pourront engager la responsabilité des auteurs de ce polycopié, de la faculté de médecine ou du Dr Victor responsable de l’enseignement de la thermodynamique en PCEM1 à Rangueil. Salim Kanoun, Jean-Christophe Lecomte, Elise Birague-Cavallie et Djaouad Berkach. Tous droits des auteurs réservés : sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdits (droits déposés chez Creasafe). 3 Partie I Commentaires de cours Salim Kanoun, Jean-Christophe Lecomte, Elise Birague-Cavallie et Djaouad Berkach. Tous droits des auteurs réservés : sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdits (droits déposés chez Creasafe). 4 Chapitre 1 : Forces, Vecteurs, Travaux Commenté par Elise Birague-Cavallie Salim Kanoun, Jean-Christophe Lecomte, Elise Birague-Cavallie et Djaouad Berkach. Tous droits des auteurs réservés : sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdits (droits déposés chez Creasafe). 5 Introduction à la thermodynamique : Définition : Etude de la matière et de ses transformations dans tous les cas où intervient la température. Un corps physique est constitué d’un grand nombre de particules dont l’évolution individuelle n’est accessible ni à l’expérience ni à la précision théorique. Cependant, il est possible de caractériser un comportement collectif par des grandeurs mesurables à notre échelle. Le lien entre les grandeurs thermodynamiques, à l’échelle macroscopique et les grandeurs mécaniques, discontinus, à l’échelle moléculaire est de nature statistique : par le calcul utilisant l’intégration. Rappels mathématiques : Scalaire : Un scalaire est un point défini par une valeur numérique. Exemple : une distance quantitative du point A au point B La voiture va de A en B, l’info porte uniquement sur la distance. Vecteur : Un vecteur est défini par sa direction, son sens et sa norme. Sa norme est une valeur scalaire. i j k z y x B Salim Kanoun, Jean-Christophe Lecomte, Elise Birague-Cavallie et Djaouad Berkach. Tous droits des auteurs réservés : sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdits (droits déposés chez Creasafe). 6 B est défini par ses coordonnées dans le repère (x, y, z). On peut écrire que j B i B k B B z y x . . .    Ou bien B Bx By Bz (Bx,By,Bz) sont les valeurs de la norme de B selon les 3 axes (0x), (0y) et (0z) eux- mêmes définis par leurs vecteurs directions i , j et k . Produit scalaire : u v u . v Le produit scalaire de 2 vecteurs est égal à la projection orthogonale de v sur la droite ayant comme direction u multiplié par le module de vecteur u (le résultat est un scalaire). Dérivée : La dérivée d’une fonction est la variation de cette fonction par unité de variation de sa variable (le plus souvent). f’(x) = df(x)/dx Salim Kanoun, Jean-Christophe Lecomte, Elise Birague-Cavallie et Djaouad Berkach. Tous droits des auteurs réservés : sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdits (droits déposés chez Creasafe). 7 Différentielle totale exacte (DTE) : Soit f, une fonction qui varie selon 2 variables x et y : f(x,y). dy y f dx x f y x df ). ( ' ). ( ' ) , (   dy y f dx x f x y . .                     : dérivée partielle Une DTE est définie par la propriété de commutativité: x y y x f y x y x f        ) , ( ² ) , ( ² Mécanique classique : On considère un référentiel (x,y,z). Le point : Est défini comme un scalaire. La vitesse : v représente la dérivée de la position de ce point par rapport au temps : dx/dt (sur un axe par exemple) Quantité de mouvement : v m p .  Salim Kanoun, Jean-Christophe Lecomte, Elise Birague-Cavallie et Djaouad Berkach. Tous droits des auteurs réservés : sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdits (droits déposés chez Creasafe). 8 La force : Est définie par la relation fondamentale de la dynamique : a m F .  dt p d dt v d m F   . C’est une variation de quantité mouvement par unité de temps. Travail d’une force : Pour un travail infinitésimal, r d F dW   On applique au point une vitesse v pendant un temps dt. Le point se déplace d’une distance dr , dans la direction donnée par le vecteur r d . D’un point A à un point B, il y a une succession d’états infinitésimaux dr, le travail de A en B (WAB) est la somme des travaux élémentaires sur les trajets. Le travail élémentaire est noté dW La somme des dW est notée mathématiquement   B A dW W . Cela signifie que l’on additionne les différents dW sur un trajet continu du point A au point B. Le calcul mathématique revient à effectuer une intégration. Puissance cinétique : F , force totale appliquée à un point de masse m, de vitesse v , dans un référentiel (x,y,z) dt v d m a m F . .   Salim Kanoun, Jean-Christophe Lecomte, Elise Birague-Cavallie et Djaouad Berkach. Tous droits des auteurs réservés : sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdits (droits déposés chez Creasafe). 9 Et dt v d v m v F    . dt dEc dt v m d v F    ) 2 ² . ( L’énergie cinétique Ec est égale à ² . 2 1 v m . La puissance P est égale à dt dEc . Energie cinétique : Une force peut communiquer un mouvement à un point Le travail élémentaire de la force pendant la durée élémentaire dt est dW = P .dt = dEc Déplacement du point matériel M d’une position M1 à la date t1 à un point M2 à la date t2 : déplacement infinitésimal dM. W= t1,t2 P .dt= t1,t2 M d F  = Ec(t2)-Ec(t1) Le travail dépend généralement du chemin suivi (en effet, il est non conservatif le plus souvent). La variation d’énergie cinétique entre 2 temps, dt, est égale au travail de la force qui lui est appliquée (somme des travaux des forces qui s’exercent sur le système). Salim Kanoun, Jean-Christophe Lecomte, Elise Birague-Cavallie et Djaouad Berkach. Tous droits des auteurs réservés : sauf autorisation, la duplication, la vente, la diffusion partielle ou totale de ce polycopié sont interdits (droits déposés chez Creasafe). 10 Forces conservatives : - Champ de force : Une force qui ne dépend que de son point d’application définit un champ de force. Une ligne de niveau est l’ensemble des points de l’espace pour lesquels la force a une valeur identique i j k z y x P grad f = m v - Gradient : Un gradient est un vecteur de composantes les dérivées partielles de la fonction scalaire f. C’est la variation de la fonction scalaire suivant les lignes de niveaux, c’est-à-dire la variation d’une grandeur dans l’espace. - Travail de la force conservative : Le travail est indépendant du chemin suivi, la force est conservée pendant le chemin. W ANB = W AMB Le travail sur une ligne de niveau est nul. Dans le référentiel (x,y,z), on considère le point O(x0,y0,z0). Alors f(AB)=f(AOB) W AB = W AOB Salim Kanoun, uploads/S4/ tutorat-de-medecine-rangueil-biophysique-paces-pcem-pdfdrive.pdf