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EPFL - GM 1 Cours de physique générale Physique I pour étudiants de première an

EPFL - GM 1 Cours de physique générale Physique I pour étudiants de première année en section de mathématiques Prof. Georges Meylan Laboratoire d’astrophysique 19 septembre 2008 cours de la semaine # 1 Bienvenue au Site web du laboratoire et du cours : http://lastro.epfl.ch EPFL - GM 2 Cours de physique générale Physique I pour étudiants de première année en section de mathématiques Mécanique et thermodynamique EPFL - GM 3 Cursus de physique générale pour étudiants en section de mathématiques • 1ère année Physique I et II (84 h de cours) • Prof. Georges Meylan – Mécanique classique (56 h) semestre d’hiver + 1/2 semestre d’été – Thermodynamique (28 h) 1/2 semestre d’été • 2ème année Physique III et IV (84 h de cours) • Prof. Minh Quang Tran – Physique des fluides, Phénomènes ondulatoires, Électromagnétisme, Physique quantique EPFL - GM 4 Support de cours et bibliographie • Le cours se base sur plusieurs sources : - «Mécanique générale» C. Gruber & W. Benoit (disponible aux PPUR et Numilog) - Les cours des professeurs J.-P. Ansermet, O. Schneider et J.-J. Meister • Transparents du cours ppt : – mis sur le web après chaque leçon avec les dernières corrections http://lastro.epfl.ch et regarder sous cours dans l’index • Autres références de livres (facultatives) : voir à la bibliothèque centrale – «Physique générale», Tome 1− Mécanique et Thermodynamique, Alonso & Finn – «Mécanique», cours de physique de Berkeley, Kittel, Knight & Ruderman – «Mécanique», cours de physique de Feynman, Feynman, Leighton & Sands • Exercices corrigés (facultatifs) : voir à la bibliothèque centrale – «Engineering Mechanics, Dynamics», Hibbeler – «Engineering Mechanics», McLean & Nelson (série Schaum) – «Mécanique générale», Spiegel (série Schaum) – «Lagrangian Dynamics», Wells (série Schaum) EPFL - GM 5 Support de cours et bibliographie • Le cours se base sur plusieurs sources : - «Mécanique générale» C. Gruber & W. Benoit (disponible aux PPUR et Numilog) La deuxième édition du livre de Gruber & Benoit est épuisée mais des exemplaires de la reproduction du livre de MM Gruber & Benoit seront mis en vente à la Vente des cours de la Librairie La Fontaine, pour vos étudiants de la section mathématiques au prix de CHF 75.- TTC l'exemplaire EPFL - GM 6 Errata pour le livre de Gruber & Benoit un fichier pdf de 6 pages est disponible sur la page web du cours page 1 page 6 … EPFL - GM 7 Exercices et séances d’exercices • Vous permettent de : – mettre en pratique les notions vues au cours – vous entraîner à la résolution de problèmes (objectif du cours) – évaluer votre niveau de compréhension des notions abordées – vous faire une idée des aptitudes requises aux examens propédeutiques – poser des questions aux assistants – obtenir aide, motivation et encouragement • Soyez réguliers dans l’effort : – n’attendez pas la fin du semestre ou de l’année pour travailler • Soyez vigilants face aux difficultés rencontrées : – réagissez rapidement si vous « décrochez » – parlez à d’autres étudiants, aux assistants ou au professeur, ne restez pas seul(e)s ! EPFL - GM 8 • Soyez réguliers dans l’effort: – n’attendez pas la fin du semestre ou de l’année pour travailler • Soyez vigilants face aux difficultés rencontrées: – réagissez rapidement si vous « décrochez » – parlez à d’autres étudiants, aux assistants ou au professeur. NE RESTEZ PAS SEULS Vous devez suivre les deux conseils suivants EPFL - GM 9 Organisation des exercices • Horaire des exercices : vendredi de 16:15 à 18:00 (après le cours) • Lieu des exercices : dans les 3 salles d’exercices ci-dessous : – Répartition des étudiants selon les instructions particulières données au cours et disponibles sur le web – Dans chaque salle : un assistant diplômé + un étudiant assistant • Chaque série d’exercices : – Durant la séance d’exercices : énoncés distribués et résolutions commencées – A la séance suivante : (i) solutions manuscrites rendues aux assistants et (ii) corrigés distribués aux étudiants – A la séance suivante : solutions manuscrites corrigées rendues aux étudiants avec une appréciation ( A = bon, B = suffisant, C = insuffisant ) • Responsable de l’organisation des exercices : Pierre North toujours atteignable à l’ adresse email : pierre.north@epfl.ch Arun Mohan - Martin Tafelmeyer CE 103 Pil - Z Céline Terranova - Alexandre Rydlo CE 101 G - Pig Jérôme Guterl - Jelena Ristic CE 100 A - Fey Assistants Responsable Pierre North Salle Etudiants EPFL - GM 10 Contrôle continu facultatif • Article 3 de l’ordonnance sur le contrôle des études à l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne : – [...] le contrôle continu [...] facultatif contribue uniquement à augmenter la note de la branche correspondante à raison d’un point au maximum. Les enseignants ne sont pas tenus d’organiser ce type de contrôle • Vous jouissez d’une totale liberté académique ! • Contrôle continu prévu pour ce cours de mécanique : – 12 séries d’exercices dans le semestre avec corrections et appréciations A(+), B(±), C(-), sans bonus – 1 travail écrit dans le semestre, sans bonus, avec note de 1(-) à 6(+), simulant l’examen EPFL - GM 11 Un travail écrit : unique test, sans bonus • Date : vendredi 12 décembre 2008 • Heure : de 16:15 à 18:00 • Lieu : dans les salles d’exercices CE 100, 101 et 103 • Remarque : pas de séance de remplacement pour les étudiants absents à cette date annoncée • Simulation des conditions d’examen : – Les données des problèmes à résoudre sont distribuées en début de séance – Les solutions rédigées sont à rendre au plus tard à la fin de la séance – Matériel autorisé : papier vierge, crayon/stylo, formulaire personnel manuscrit (maximum : 1 feuille A4 double face) – Aucun autre matériel n’est autorisé ! – Travail individuel en silence – Aucune interaction autorisée entre les étudiants pendant la séance • Les travaux rendus sont corrigés et notés : échelle de 1(-) à 6(+) EPFL - GM 12 Attention ! la section de physique étant organisée différemment de la section de mathématiques vous aurez non pas un mais deux examens propédeutiques écrits • un examen écrit de 4 heures après la fin du semestre d’automne, en février 2008 • un examen écrit de 4 heures après la fin du semestre de printemps, en juin 2008 EPFL - GM 13 Mécanique générale Observation, expérimentation, et théorie EPFL - GM 14 Mécanique générale Observation, expérimentation, théorie • Mathématiques considérées comme un outil pour décrire et analyser les résultats expérimentaux • Mathématiques permettent d’établir les lois fondamentales, de prédire de nouveaux phénomènes, de calculer l’évolution et les forces dans les systèmes • Introduction de la mécanique comme base de la physique • Formalisme mathématique lié aux concepts fondamentaux • Premier but : synthèse entre deux approches possibles : – approche expérimentale : met en évidence la démarche conduisant des observations aux lois, souvent trop élémentaire du point de vue mathématique pour résoudre des problèmes concrets – approche abstraite : présente la mécanique de façon déductive, avec toute la rigueur mathématique, en partant d’axiomes et de définitions, mais qui n’accorde que peu d’importance à la discussion des concepts physiques EPFL - GM 15 Mécanique générale Observation, expérimentation, théorie • Deuxième but : faire ressortir que la physique est basée sur un certain nombre de choix arbitraires : – choix des unités – choix du référentiel – choix des variables • L’invariance des prédictions théoriques par rapport à ces choix, appelé principe d’objectivité, permet de développer des méthodes d’investigation très puissantes, par exemples l’utilisation de modèles réduits, pour les études théoriques et expérimentales des systèmes complexes. • La mécanique est l’étude des systèmes réels : le point matériel n’est qu’un modèle préliminaire ; pas de division traditionnelle en deux parties : mécanique du point & mécanique des systèmes (le point matériel, cas particulier introduisant le cas général des systèmes matériels) EPFL - GM 16 Buts de la physique • Expliquer les phénomènes naturels, y compris ceux de la vie. • physique (1487) , « science de la nature » , du latin physica et du grec phusikê • Dans ce chapitre nous allons voir : • Différences entre – physique « classique » et « quantique », – physique « générale » et « statistique », – physique « relativiste » et « non-relativiste » • Notions d’espace spatio-temporel, espace dans lequel se déroulent les phénomènes que la physique se propose d’expliquer ou de prédire. EPFL - GM 17 Description classique • Jusqu’à la fin du XIXe, la recherche est basée sur la description classique (que nous adoptons dans ce cours mais que nous voulons expliciter et nuancer pour tenir compte des développements modernes et pour faire ressortir les hypothèses à la base de cette description). • Description classique : élaborée au cours des siècles à partir de l’observation répétée, consciente ou non, de phénomènes qui apparaissent avec une grande régularité, de façon familière et indépendante de l’observateur, tels que le mouvement des corps uploads/Sante/ 354.pdf