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Leçons de physique et de chimie Plans, commentaires et quelques présentations P

Leçons de physique et de chimie Plans, commentaires et quelques présentations Promotion 2020 Document de travail, compilé le 2 mai 2020, à 17 :15 Chapitre 0 2 Table des matières i Chapitre 0 TABLE DES MATIÈRES ii Chapitre 1 Promotion 2020 : plans et supports 1.0 Notes sur ce fascicule Ce recueil est un document de travail, qui compile tels quels les plans proposés par les Fellows pour leurs leçons respectives. Même s’il contient plusieurs éléments de belle qualité, il n’est pas normatif, mais évolutif, les divers auteurs gardant leur entière liberté d’en amender le contenu au fur et à mesure qu’ils progressent dans la préparation des leçons. Chaque plan de cette première partie est suivi de commentaires, portant surtout sur le plan, le contenu ayant été abondamment commenté lors de chaque présentation. Quelques recommandations apparaissent ici de portée générale ; par exemple : — La première phrase est celle par laquelle le jury prend connaissance de vous ; il est important de travailler une introduction, donnant d’une part une bonne impression, d’autre part et surtout une idée du déve- loppement que vous allez présenter. Le contenu de cette introduction doit être indiqué dans le plan : imaginez la lassitude d’un jury qui entendrait plusieurs centaines de fois la terrible phrase « Je commen- cerai par une introduction ». Parmi les questions qui peuvent guider le paragraphe introductif ﬁgurent, pêle-mêle, De quoi va-t-il être ques- tion ? À quoi cela peut-il servir ?, Est-ce quelque chose d’observable au quotidien ? et ainsi de suite. — La dernière phrase est celle qui donnera la dernière impression au jury ; il y faut du panache : imaginez la lassitude d’un jury qui en- 1 Chapitre 1 Promotion 2020 : plans et supports tendrait plusieurs centaines de fois la terrible phrase « Je ﬁnirai par une conclusion ». Il faut donc soigner le contenu de la sortie. Parmi les questions qui peuvent guider le paragraphe ﬁnal ﬁgurent, pêle- mêle, Quelles sont les idées essentielles, à retenir ? Quels seraient des développements possibles ?, Justiﬁez vos choix et ainsi de suite. — Justement, il vaut mieux dire « Je choisis de ne pas parler de telle chose », en indiquant vos raisons, plutôt que de se faire dire « Vous auriez dû parler de telle chose ; c’est quand même important, non ? » — Illustrez votre propos d’exemples convaincants, classiques ou non stan- dard, mais toujours instructifs. — Il est demandé non seulement de connaître le sujet, mais d’en avoir la maîtrise. Cela veut dire qu’il ne faudra pas hésiter (au contraire !) à établir des liens entre plusieurs domaines de savoir 1. — Il faut toujours avoir une idée des ordres de grandeur de ce dont on parle ; au pire, ce pourra être la puissance de dix, voire une gamme de puissances de dix. Par exemple, si vous parlez de la masse totale de la Voie Lactée, soyez prêt, si on vous la demande, à en donner une estimation : 1, 4 × 103 masses solaires, à un facteur trois près. — Il faut que le jury ait une idée du contenu de chacun des paragraphes ; par exemple un titre comme « Expériences fondamentales » renseigne peu ; si quelqu’un me demandait ce qu’est « L’identité fondamentale en thermodynamique », je ne saurais pas quoi répondre 2 . Que vos titres soient explicites. — Agrémentez votre présentation d’exercices illustrant un point impor- tant, subtil ou inattendu du sujet traité. — La bibliographie est un élément important ; il faut qu’elle soit pré- cise, et non pas allusive : un lecteur ne connaissant pas l’ouvrage en question ne doit pas se demander de quoi il s’agit. Les documents distribués par les enseignants sont aussi des ressources. Bonne route ! 1. Un exemple, parmi des myriades : En interférométrie, on pourra mentionner les interférences des ondes de matière et leur utilisation en gravimétrie et en navigation. 2. J’hésiterais entre le Premier Principe dU = δW + δQ et son expression dans une situation particulière et en termes de deux variables particularisées : dU = TdS −pdV . 2 1.1 Référentiels non galiléens 1.1 Référentiels non galiléens 1. Introduction (a) Importance historique du pendule de Foucault (b) Nécessité de travailler dans un référentiel non galiléen 2. Référentiels non galiléens (a) Déﬁnition (b) Expression de la loi fondamentale dans un référentiel non galiléen 3. Dynamique terrestre (a) Déﬁnition expérimentale du poids d’un corps (b) Expression de la loi fondamentale dans un référentiel non terrestre (c) champ de pesanteur terrestre. 4. Eﬀets des marées (a) la forme de la terre (b) les types des marées (c) la face vue de la lune 5. Conclusion Mohammed Amlieh Commentaires AM : — Introduction : j’aurais mis (b) avant (a). — Il me semble que le titre du paragraphe 2 aurait pu être celui de 2(b), avec comme sous-paragraphes la description des divers eﬀets inertiels. Loi fondamentale de la dynamique. — Je vois mal la diﬀérence de contenu entre les paragraphes 2(b) et 3(b). — Paragraphe 4 : j’aurais commencé par 4(b), dont 4(a) n’est qu’une conséquence ; il s’agit ici de marée terrestre et non maritime ; 4(c) est un exemple de synchronisation d’oscillateurs, par eﬀet de marée. — Un point a été occulté du plan : le premier terme du développement en série du potentiel dont dérive l’eﬀet de marée est un terme statique ; ce terme est exactement compensé par l’eﬀet inertiel centrifuge dû à la rotation de la Terre et de la Lune autour de leur centre de masse. — Applications possibles : limite de Roche. Lancement de fusées. Com- ment se change le lagrangien d’un référentiel à l’autre (voir cours de Mécanique du point). — En Relativité Générale, tous les repères sont inertiels. 3 Chapitre 1 Promotion 2020 : plans et supports 1.2 Entropies 1. Entropie et deuxième principe de la thermodynamique (a) Nécessité du deuxième principe (b) Énoncé du deuxième principe (c) Identité thermodynamique (d) Entropies de gaz parfait et de phase condensée 2. Entropie et échanges thermiques (a) Diagrammes entropiques (b) Transferts thermiques et calcul d’entropies (c) Entropie dans les détentes 3. Interprétation statistique de l’entropie 4. Analyse statistique de l’état d’un gaz 5. Probabilité d’un macro-état 6. Troisième principe de la thermodynamique Abdechaﬁk El Harrak Commentaires AM : — Le plan pourrait être plus précis, notamment sur la nécessité : borne ce que l’on peut attendre d’une machine. — Il serait intéressant de discuter la mesurabilité de l’entropie ; existe-t-il des entropimètres ? — Parmi les applications, on peut en citer aussi des classiques (échauﬀe- ment d’un conducteur électrique, équilibre thermique d’une barre, ...) et des moins standard (trou noir, ...) — Mentionner l’hypothèse ergodique, ou en tout cas celle de l’égalité en probabilité des états microscopiques, conduisant au même état ma- croscopique — Aﬃrmer l’identité entre l’entropie statistique et celle de de la thermo- dynamique. — Discussion possible : peut-on construire une physique en se passant de la constante de Boltzmann ? Il faudrait pour ce faire remplacer T par kT (la température se mesurerait en énergie) et S par S/k ; rien ne serait changé, nulle part. 4 1.3 Diﬀraction par des structures périodiques 1.3 Diﬀraction par des structures périodiques 1. Introduction 2. Réseaux plans (a) Déﬁnition (b) Relation fondamentale des réseaux (c) Ordres de diﬀraction 3. Intensité diﬀractée par une structure périodique 4. Pouvoir dispersif 5. Applications (a) Diﬀraction des rayons X par un réseau cristallin (b) Échographie acoustique 6. Conclusion et ouvertures 7. Bibliographie — Hprépa, Optique — Perez Optique Marouane Fouad Commentaires AM : — L’Introduction est trop vague. Par exemple réseaux permanents (spectromètre) ou induits (eﬀet photoacoustique, par exemple). Mon- trer la généralité des phénomènes observés. — Paragraphe 2 : réseaux ﬁnis ou inﬁnis ? par transmission ou par ré- ﬂexion ? — On peut supprimer 2(a), si les réseaux ont été déﬁnis dans l’introduc- tion, ce que je propose. — Le paragraphe 3 peut être inclus dans le 2 : l’intensité n’est que le carré du champ. — Bonne idée que de présenter une structure permanente et une struc- ture induite. Autres applications possibles : Filtrage de Bragg (docu- ment envoyé). Ondes de Bloch dans un cristal (ondes électroniques) établir que ces ondes subissent une diﬀusion de Bragg sur une pa- roi de Brillouin (voir cours) ; plus tard, eﬀets Brillouin ou Raman, que l’on peut voir aussi comme une diﬀraction sur un réseau d’ondes mécaniques. Également l’optique non linéaire (à suivre). — Paragraphe 6 : préciser ! — La Bibliographie est trop allusive. 5 Chapitre 1 Promotion 2020 : plans et supports 1.4 Absorption, émissions 1. Introduction (a) Un aperçu historique sur la quantiﬁcation et les travaux d’Einstein et Planck (b) Interaction du champ électromagnétique avec la matière via la force de Lorentz. Modèle de l’électron élastiquement lié. 2. Interaction lumière-matière (a) Modélisation du milieu matériel (b) Processus d’intéraction (c) Relations entre les coeﬃcients d’Einstein 3. Le laser (a) Caractéristiques et principe de fonctionnement (b) Système à trois niveaux (c) Rôle de uploads/Ingenierie_Lourd/ lecphys-vm-pdf.pdf