PHYSIQUE TOUT LE COURS EN FICHES Licence • CAPES• Prépas PHYSIQUE TOUT LE COURS

PHYSIQUE TOUT LE COURS EN FICHES Licence • CAPES• Prépas PHYSIQUE TOUT LE COURS EN FICHES Licence • CAPES• Prépas Sous la direction de Laurent Gautron Professeur à l’université Paris-Est, Marne-la Vallée Christophe Balland Maître de conférences à l’université Pierre-et-Marie-Curie (UPMC, Paris) Laurent Cirio Maître de conférences à l’université Paris-Est, Marne-la- Vallée Richard Mauduit Professeur en BTS au lycée Robert Schuman (Le Havre) Odile Picon Professeur à l’université Paris-Est, Marne-la Vallée Eric Wenner Professeur en BTS au lycée Robert Schuman (Le Havre) © Dunod, Paris, 2015 5 rue Laromiguière, 75005 Paris www.dunod.com ISBN 978-2-10-072407-9 Illustration de couverture : « Tesla Sphere » © underworld-Fotolia.com © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. V Table des matières Avant-propos XI Comment utiliser cet ouvrage ? XII Remerciements XIV Partie 1 – Mécanique et physique moderne Chapitre 1 La cinématique du point 1 Fiche 1 Le repérage dans l’espace et le temps 2 Fiche 2 Les coordonnées cartésiennes et cylindriques 4 Fiche 3 Le repère de Frenet 6 Fiche 4 La vitesse et l’accélération 8 Fiche 5 La vitesse en coordonnées cartésiennes et cylindriques 10 Fiche 6 L’accélération en coordonnées cartésiennes et cylindriques 12 Fiche 7 La vitesse et l’accélération dans le repère de Frenet 14 Focus Les horloges atomiques 16 QCM  17 Exercices 19 Chapitre 2 La dynamique du point et des systèmes de points 21 Fiche 8 Le principe d’inertie et les référentiels galiléens 22 Fiche 9 Le principe fondamental de la dynamique 24 Fiche 10 Le principe de l’action et de la réaction 26 Fiche 11 La force d’attraction gravitationnelle 28 Fiche 12 Les forces de frottement 30 Fiche 13 Le travail d’une force 32 Fiche 14 Les forces conservatives 34 Fiche 15 L’énergie potentielle 36 Fiche 16 Les puits et les barrières de potentiel 38 Fiche 17 Le théorème de l’énergie cinétique 40 Fiche 18 La conservation de l’énergie mécanique 42 Fiche 19 Les oscillations harmoniques 44 Fiche 20 Les oscillations amorties 46 Fiche 21 Les oscillations forcées et le phénomène de résonance 48 Fiche 22 La description d’un système de points 50 Fiche 23 Les grandeurs dynamiques d’un système de points 52 Fiche 24 Les grandeurs énergétiques d’un système de points 54 Fiche 25 Les théorèmes généraux de la mécanique d’un système de points 56 Fiche 26 Les collisions de particules matérielles 58 Focus Isaac Newton (1642‑1727), le père de la mécanique classique 60 QCM  61 Exercices 63 VI Chapitre 3 La mécanique terrestre et céleste 65 Fiche 27 Le changement de référentiel 66 Fiche 28 La composition des vitesses 68 Fiche 29 La composition des accélérations 70 Fiche 30 Les référentiels en translation 72 Fiche 31 Les référentiels en rotation autour d’un axe fixe : définitions 74 Fiche 32 Les référentiels en rotation autour d’un axe fixe : vitesses et accélérations 76 Fiche 33 Les forces d’inertie 78 Fiche 34 L’accélération gravitationnelle et la latitude 80 Fiche 35 Deux phénomènes terrestres 82 Fiche 36 Le théorème du moment cinétique 84 Fiche 37 Le mouvement dû à des forces centrales 86 Fiche 38 Les lois de Kepler 88 Focus Objectif Mars ! 90 QCM  91 Exercices 93 Chapitre 4 La physique « moderne » 95 Fiche 39 La relativité restreinte 96 Fiche 40 La dynamique relativiste 98 Fiche 41 Le photon 100 Fiche 42 Les ondes et les particules 102 Fiche 43 Les atomes 104 Fiche 44 La classification périodique 106 Fiche 45 Le noyau atomique 108 Fiche 46 La radioactivité 110 Fiche 47 Le modèle standard 112 Fiche 48 Les particules élémentaires 114 Fiche 49 La structure des solides 116 Fiche 50 Les propriétés des solides 118 Focus Les expériences de physique au CERN : comprendre l’origine et le fonctionnement de l’Univers 120 QCM  121 Exercices 123 Partie 2 – Thermodynamique Chapitre 5 Les systèmes thermodynamiques 125 Fiche 51 Les systèmes et les variables d’état 126 Fiche 52 L’équation d’état d’un système 128 Fiche 53 Les gaz parfaits 130 Fiche 54 Les mélanges de gaz parfaits 132 Fiche 55 Les gaz réels 134 Fiche 56 La théorie cinétique des gaz parfaits 136 Fiche 57 La température 138 Fiche 58 La thermométrie 140 Fiche 59 L’étude microscopique du gaz parfait 142 Fiche 60 La pression en un point d’un fluide 144 Fiche 61 La statique des fluides 146 Fiche 62 La poussée d’Archimède 148 © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. VII Fiche 63 Les coefficients thermoélastiques 150 Focus Le pouvoir des forces de pression 152 QCM  153 Exercices 155 Chapitre 6 Les principes de la thermodynamique 159 Fiche 64 Les transformations thermodynamiques 160 Fiche 65 L’énergie interne et l’énergie totale 162 Fiche 66 Les transferts thermiques 164 Fiche 67 Les coefficients calorimétriques 166 Fiche 68 Le travail des forces de pression 168 Fiche 69 Le premier principe de la thermodynamique (système fermé) 170 Fiche 70 Les lois de Joule 172 Fiche 71 Les transformations du gaz parfait (1) 174 Fiche 72 Les transformations du gaz parfait (2) 176 Fiche 73 Le premier principe de la thermodynamique (système ouvert) 178 Fiche 74 L’entropie et le deuxième principe 180 Fiche 75 L’interprétation statistique de l’entropie 182 Fiche 76 Le deuxième principe et son utilisation 184 Fiche 77 Le diagramme entropique (T, S) 186 Fiche 78 L’énergie libre − L’enthalpie libre 188 Fiche 79 Les propriétés des fonctions F et G 190 Focus De l’énergie à l’exergie : la démarche qualité 192 QCM  193 Exercices 195 Chapitre 7 Les transferts de masse et de chaleur 199 Fiche 80 Les phénomènes de transport 200 Fiche 81 La résolution de l’équation de diffusion 202 Fiche 82 La diffusion particulaire 204 Fiche 83 La diffusion thermique par conduction 206 Fiche 84 La diffusion thermique par convection 208 Fiche 85 Les transferts thermiques radiatifs 210 Fiche 86 Les caractéristiques énergétiques du rayonnement thermique 212 Fiche 87 Les résistances thermiques de systèmes 214 Fiche 88 Les échangeurs thermiques 216 Focus Question de sensibilité… 218 QCM  219 Exercices 221 Chapitre 8 Les cycles thermodynamiques avec ou sans changements d’états 225 Fiche 89 Les changements d’état d’un corps pur 226 Fiche 90 La relation de Clapeyron 228 Fiche 91 L’équilibre liquide-­ vapeur 230 Fiche 92 La courbe de saturation 232 Fiche 93 Les fonctions d’état du corps pur diphasique liquide-­ vapeur 234 Fiche 94 Les cycles thermodynamiques 236 Fiche 95 Le cycle moteur de Carnot 238 Fiche 96 Les moteurs à combustion interne 240 VIII Fiche 97 Les cycles moteurs à changement d’état 242 Fiche 98 Les cycles récepteurs et leurs efficacités 244 Fiche 99 Les cycles récepteurs réels 246 Focus La cogénération : principe et intérêt 248 QCM  249 Exercices 251 Partie 3 – Ondes et optique Chapitre 9 Les ondes 255 Fiche 100 Qu’est-­ ce qu’une onde ? 256 Fiche 101 La propagation suivant une direction x 258 Fiche 102 La propagation à trois dimensions 260 Fiche 103 Les ondes sinusoïdales à une dimension 262 Fiche 104 Les ondes sinusoïdales à trois dimensions 264 Fiche 105 La puissance transportée par une onde progressive 266 Fiche 106 Le changement de milieu 268 Fiche 107 La corde vibrante 270 Fiche 108 Les ondes acoustiques 272 Fiche 109 Les ondes stationnaires 274 Fiche 110 Les modes propres, la résonance 276 Focus Les instruments de musique et les gammes 278 QCM  279 Exercices 281 Chapitre 10 Nature et propagation de la lumière 283 Fiche 111 La nature de la lumière 284 Fiche 112 De l’onde au rayon lumineux 286 Fiche 113 Le principe de Fermat 288 Fiche 114 Les lois de Snell-­ Descartes 290 Fiche 115 L’interprétation de la loi de la réfraction 292 Fiche 116 L’indice de réfraction 294 Fiche 117 Les fibres optiques 296 Fiche 118 Le prisme 298 Fiche 119 Les coefficients de réflexion et de transmission 300 Focus Le phénomène de mirage 302 QCM  303 Exercices 305 Chapitre 11 La formation des images en optique 307 Fiche 120 Qu’est-­ ce qu’une image optique ? 308 Fiche 121 Le stigmatisme et les conditions de Gauss 310 Fiche 122 Les foyers et les plans focaux d’un système centré 312 Fiche 123 Les plans principaux et les distances focales d’un système centré 314 Fiche 124 La relation de conjugaison d’un système mince 316 Fiche 125 Les miroirs 318 Fiche 126 Les lentilles minces 320 Fiche 127 La construction de l’image géométrique d’un objet par un système mince 322 Fiche 128 Les rayons particuliers pour la construction d’une image géométrique 324 Fiche 129 La formation d’une image par un miroir 326 © Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit. IX Fiche 130 La formation d’une image par une lentille 328 Fiche 131 La mesure de distances focales de lentilles 330 Fiche 132 Les instruments optiques 332 Focus La physiologie de l’œil humain 334 QCM  335 Exercices 337 Chapitre 12 Interférences et diffraction des ondes lumineuses 339 Fiche 133 Les interférences et la diffraction 340 Fiche 134 Les interférences à deux ondes : source ponctuelle monochromatique (1) 342 Fiche 135 Les interférences à deux ondes uploads/Litterature/ feuilletage-pdf 8 .pdf

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