LICENCE DE PHYSIQUE CHIMIE ET APPLICATIONS A L

LICENCE DE PHYSIQUE CHIMIE ET

APPLICATIONS

A L’ASTROPHYSIQUE ET A LA METEOROLOGIE

Site de Tarbes

Unité d’Enseignement : UE1-1 Mécanique des fluides et des milieux continus • Code Apogée : EL5PAMA1 • Période : S1 • Nb ECTS : 4.5 • Responsable de l’unité : Vincent Platel ([email protected]; tél : 0562563512)

PRE-REQUIS : • L2 physique ou physique chimie

CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT : L’objectif est de donner une introduction à la dynamique des fluides et des milieux continus : on introduira ainsi les concepts nécessaires à la description des milieux continus, puis à la dynamique des fluides parfaits et visqueux, pour arriver à l’équation de Navier-Stokes décrivant le mouvement d’un fluide visqueux incompressible de type newtonien. Autant que faire se peut, les exemples seront choisis dans les sciences de l’univers et de l’environnement.

Contenu: Relation entre la description microscopique et macroscopique, notion de milieu continu. Conservation de la masse, forme locale ou intégrale. Statique des fluides. Dynamique des fluides parfaits : bilan de quantité de mouvement, forme locale et intégrale. Notion de déformation, de cisaillement, de contrainte. Viscosité. Introduction de la notion de champs tensoriels, exemples simples. Lois de comportement (fluides newtoniens, exemples de comportements non-newtonien dans les fluides usuels). Etudes des propriétés des fluides parfaits (théorème de Bernoulli, écoulements irrotationnels, notion de circulation, vorticité). Equation de Navier Stokes. Bilan d’énergie mécanique. Interactions entre un fluide et un solide, calcul pratique des pertes de charge. Eléments sur les pompes, application élémentaires.

COMPETENCES VISEES : - Etre capable d’utiliser et de passer entre les différents types de repères (coordonnées cartésiennes,

polaires, cylindriques, sphériques, intrinsèques) et de référentiels (variables d’Euler et de Lagrange, dérivée particulaire).

- Avoir une connaissance solide des phénomènes qui sous-tendent le comportement des différents types de fluides, et en particulier des fluides réels (viscosité).

- Etre capable d’établir le bilan d’énergie mécanique d’un fluide parfait ou visqueux de type newtonien. - De manière plus générale, en cohérence avec le cours sur la Thermodynamique et la Thermique (UE1-

2), être capable d’établir les équations de bilan qui permettent de modéliser le comportement d’un système thermodynamique en général.

- Du point de vue pratique, être capable de calculer les pertes de charge et de dimensionner les différents aspects énergétiques concernant un système hydraulique simple en régime permanent.

ORGANISATION PEDAGOGIQUE & EVALUATION :

Horaire Coefficient

Cours 18 Contrôle partiel

Ecrit 40%

TD 21 Contrôle Terminal

Ecrit 40%

TP 6 Contrôle Continu TP 20%

UNIVERSITE PARTENAIRE


APPLICATIONS


Site de Tarbes

Unité d’Enseignement : UE1-2 Thermodynamique et thermique • Code Apogée : EL5PAMA4 • Période : S1 • Nb ECTS : 5.5 • Responsable de l’unité : Vincent Platel ([email protected]; tél : 0562563512)


CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT : L’objectif de ce cours est de donner aux étudiants les bases de l’approche macroscopique de la thermodynamique lui permettant d’étudier les machines thermodynamiques, en particulier les moteurs et récepteurs thermiques. Ce cours se prolonge ensuite par une approche macroscopique du déséquilibre thermique et des phénomènes liés au transport de la chaleur (conduction, rayonnement, convection). Contenu: Rappels sur les principales définitions, les premier et second principes de la thermodynamique. Expressions du travail et de la chaleur en thermodynamique. Entropie et irréversibilité. Aspects énergétiques concernant les gaz parfaits. Système dans son environnement, énergie totale, énergie mécanique. Les potentiels thermodynamiques et l’énergie mécanique récupérable. Thermodynamique énergétique : les machines thermodynamiques (inégalité de Clausius, diagramme de Raveau, moteurs et récepteurs thermiques, moteur et rendement de Carnot, pompes à chaleur). Bilan d’énergie pour un système ouvert. Perturbation de l’équilibre thermodynamique, transport de la chaleur dans un milieu continu ; loi de Fourier. Cas des fluides : la convection naturelle ou forcée ; applications aux problèmes d’échangeurs et d’isolation thermique. Rayonnement thermique ; étude de l’effet de serre.

COMPETENCES VISEES :

- En cohérence avec le cours sur la mécanique des fluides (UE1-1), être capable d’établir les équations de bilan qui permettent de modéliser le comportement d’un système thermodynamique en général, et des machines thermiques en particulier.

- Acquérir une connaissance solide des phénomènes de transferts thermiques et de leur description, nécessaire à l’établissement des lois qui régissent le comportement des systèmes thermodynamiques.


Horaire Coefficient


Ecrit 30%


Ecrit 50%

TP 9 Contrôle Continu TP 20%



APPLICATIONS


Site de Tarbes

Unité d’Enseignement : UE2-1 Cinétique • Code Apogée : EL5PAMB1 • Période : S1 • Nb ECTS : 2 • Responsable de l’unité : Cécile Hort ([email protected]; tél : 0562563513)


CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT : L’objectif de ce cours est d’approfondir les notions acquises en cinétique chimique lors de la première année de licence sur les lois de vitesse des réactions simples. Ensuite, nous aborderons les lois de vitesse des réactions composées (parallèles, consécutives, opposées…). Contenu: Cinétique homogène : Rappels sur les lois de vitesses et l’ordre des réactions simples. Lois de vitesse et ordre de réactions complexes Influence de la température, énergie d’activation Principe de l’état quasi-stationnaire, théorie du complexe activé Cinétique des réactions composées: Etude des réactions opposées, parallèles et consécutives. Approximation de l’état quasi-stationnaire (AEQS)


Horaire Coefficient


Ecrit 30%


Ecrit 70%



APPLICATIONS


Site de Tarbes

Unité d’Enseignement : UE2-2 Thermochimie • Code Apogée : EL5PAMB2 • Période : S1 • Nb ECTS : 3.5 • Responsable de l’unité : Sabine Sochard ([email protected]; tél : 0562566050)


CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT : L’objectif de ce cours est de donner les outils nécessaires pour comprendre les évolutions des équilibres physico-chimiques des systèmes : l’étude des déplacements des équilibres chimiques a pour application directe la recherche des conditions optimales des réactions, en particulier dans l’industrie, et l’étude des équilibres binaires (solide-liquide, liquide-vapeur) permet d’appréhender les possibilités de séparation des constituants, séparations utilisées non seulement au laboratoire mais aussi et surtout à grande échelle dans l’industrie chimique. Contenu: Grandeurs molaires partielles – Potentiels Chimiques (fugacités, activités, états standards)– Grandeurs de réaction – Affinité – Evolution et équilibre d’un système - Variance – Déplacement de l’équilibre chimique – Equilibres binaires


Horaire Coefficient


Ecrit 30%


Ecrit 70%



APPLICATIONS


Site de Tarbes

Unité d’Enseignement : UE3-1 Electromagnétisme • Code Apogée : EL5PAMC1 • Période : S1 • Nb ECTS : 3 • Responsable de l’unité : Véronique Pont ([email protected]; tél : 0561332708) Isabelle Rebatel ([email protected]; tél : 0562563508)


CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT : L’objectif de ce cours est de donner les bases qui permettent de comprendre la propagation des ondes électromagnétiques dans les milieux matériels et notamment la notion d’indice à la base de toute l’optique. Ce cours propose aussi une petite introduction aux milieux magnétique. Ce cours contient les bases indispensables pour aborder l’optique et l’acoustique qui sont enseignés dans le même module. Contenu : Milieux diélectriques. Polarisation statique (aspects macroscopiques et microscopiques) ; susceptibilité et permittivité complexes. Propagation d’ondes dans les diélectriques, réflexion et réfraction, dispersion et absorption, vitesse de phase et vitesse de groupe. Milieux magnétiques, aimantation (aspects microscopiques et macroscopiques). Ferromagnétisme.


Horaire Coefficient

Cours 12 Contrôle Partiel

Ecrit 40%


Ecrit 60%



APPLICATIONS


Site de Tarbes

Unité d’Enseignement : UE3-2 Optique de Fourier • Code Apogée : EL5PAMC2 • Période : S1 • Nb ECTS : 5

• Responsable de l’unité : François Roby ([email protected]; tél : 0559407591)

Clara Darbieu ([email protected]; tél : 0562406110)

PRE-REQUIS :

• L2 physique ou physique chimie

CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT : Le cours et les TD comporteront au préalable des rappels sur les séries et les intégrales de Fourier, pré-requis nécessaires pour l’ensemble de l’UE3 et pour l’UE6-2 (électronique) du deuxième semestre. La lumière étant une onde, la transformée de Fourier est le langage mathématique « naturel » permettant de comprendre différents phénomènes optiques liés à ce caractère ondulatoire de la lumière. En insistant sur les bases mêmes de l'optique ondulatoire que sont la notion de cohérence et la production d'interférences, nous énonçerons les principaux théorèmes liés à l'utilisation de lentilles minces comme « transformateurs de Fourier », et explorerons quelques conséquences pratiques sur le traitement des images, comme le filtrage optique, le contraste de phase ou les limites de résolution des instruments d'optique. Mots-clés : Cohérences temporelle et spatiale. Interférences, facteur de contraste. Filtrage optique, fréquences spatiales. Transformateur de Fourier. Détramage. Optique diffractive.


Horaire Coefficient

Cours 16 Contrôle Continu TP 30%

TD 14 Contrôle Partiel

Ecrit 30%

TP 15 Contrôle Terminal

Ecrit 40%



APPLICATIONS


Site de Tarbes

Unité d’Enseignement : UE3-3 Acoustique • Code Apogée : EL5PAMC3 • Période : S1 • Nb ECTS : 3 • Responsable de l’unité : Isabelle Rebatel ([email protected]; tél : 0562563508)


CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT : L’objectif de ce cours est de donner aux étudiants les notions de base en acoustique dans le but d’être capable d’appréhender dans leur cursus futur les solutions mises en œuvre lors de la conception, de la réalisation et de la normalisation des produits et des services qui nous sont proposés (confort des moyens de transport, isolation des bâtiments, réduction des nuisances sonores, qualité et signature acoustique des appareillages). Contenu : Ondes élastiques dans un fluide : approximation de l’acoustique linéaire, équation de propagation Vitesse de propagation des ondes sonores (cas des gaz parfaits) Onde plane progressive sinusoïdale (pression efficace, intensité et impédance acoustique) Intensité acoustique (niveau en dB, filtre de pondération, atténuation, absorption, réflexion et transmission) Interférence dans le temps (battements, notion de vitesse de phase et vitesse de groupe) Effet doppler – Ondes de choc supersoniques Ondes planes stationnaires Décomposition en série de Fourier Ondes Elastiques dans les solides


Horaire Coefficient

Cours 10

TD 11

30%

TP 6

Contrôle Continu Ecrit + TP

Contrôle Terminal Ecrit

70%



APPLICATIONS


Site de Tarbes

Unité d’Enseignement : UE6-1 Calcul numérique • Code Apogée : EL6PAMA1 • Période : S2 • Nb ECTS : 5.04 • Responsable de l’unité : Frédérique Saïd ([email protected]; tél : 0562406108)

PRE-REQUIS :


CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT : L’objectif de ce cours est de compléter la formation en informatique des étudiants dans des domaines très directement applicables aux problèmes de physiques. Contenu: Méthodes numériques en algèbre linéaire. Calcul matriciel. Résolution d’équations et de systèmes d’équations. Interpolation. Intégration. Techniques de discrétisation. Résolution d’équations différentielles ou d’équations aux dérivées partielles. Les étudiants qui n’ont pas suivi la L1 et la L2 de la Licence de Tarbes bénéficieront de séances d’apprentissage au langage matlab (UE3-3 Informatique du premier semestre). Les étudiants auront à traiter sous forme numérique, par groupe de deux, un problème de physique complexe dans le cadre d’un projet, qui sera évalué au moyen d’un rapport écrit et d’une présentation orale. Les sujets s’appuieront sur les cours de physique du premier semestre et aussi sur ceux d’astrophysique et de physique de l’atmosphère.

COMPETENCES VISEES : Connaître les notions de base du calcul numérique pour être à même de choisir les méthodes les plus appropriées pour résoudre un problème de manière numérique. Maîtriser un langage de programmation et savoir résoudre un problème sous forme numérique. Savoir écrire un rapport et faire une restitution orale d’un travail personnel.


Horaire Coefficient


Ecrit 30%

TD 12 TP 22

Contrôle Terminal Ecrit + Oral

70%



APPLICATIONS


Site de Tarbes

Unité d’Enseignement : UE6-2 Electronique analogique et numérique • Code Apogée : EL6PAMA2 • Période : S2 • Nb ECTS : 6.96 • Responsable de l’unité : Eric MARINO ([email protected]; tél : 0562563508)


CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT : L’objectif de ce cours est de renforcer les bases acquises en électrocinétique et électronique les 2 années précédentes en fournissant aux étudiants des outils nouveaux pour analyser les circuits d’amplification, approfondir l’étude de l’amplificateur opérationnel en mode linéaire et non linéaire, les notions d’adaptation d’impédance et d’analyse spectrale. La deuxième partie du cours concerne l’électronique numérique et constitue une initiation, associée à des applications pratique sur platines, afin d’établir des montages de base en logique combinatoire et logique séquentielle. Contenu: Electronique analogique : Rappels sur les quadripôles. Notions d’impédance d’entrée et de sortie. Analyse spectrale. Caractérisation des semi-conducteurs et amplificateurs à transistor. Electronique linéaire : montages amplificateurs ; filtres actifs. Notion de contre-réaction intégration, dérivation, convertisseur d’impédance. Electronique non linéaire : triggers, oscillateurs sinusoïdaux et non-sinusoïdaux Electronique numérique : Eléments de logique combinatoire et séquentielle. Logigrammes, chronogrammes, tables de transition Conversion analogique numérique et numérique analogique. Applications à la mesure et au comptage.

COMPETENCES VISEES : Savoir analyser le comportement des quadripôles en général. Savoir choisir et dimensionner les éléments pour réaliser une fonction « amplification » ou « filtre » de l'électronique analogique. Savoir concevoir des montages utilisant des amplificateurs opérationnels. Savoir analyser des schémas ou des montages en électronique numérique. Savoir faire la synthèse de fonctions logiques (combinatoires ou séquentielles) et les réaliser sous formes de montages.


Horaire Coefficient

Cours 18 Contrôle continu TP 30%

TD 18 Contrôle Partiel

Ecrit 30%

TP 36 Contrôle Terminal

Ecrit 40%



APPLICATIONS


Site de Tarbes

Unité d’Enseignement : UE7-1 Astrophysique • Code Apogée : EL6PAMB1 • Période : S2 • Nb ECTS : 5.33 • Responsable de l’unité : Philippe Mathias ([email protected]; tél :0562566027)


CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT : L’astrophysique est une discipline intégratrice : son abord nécessite une connaissance très étendue de la physique. Inversement, elle est aussi un secteur d’application de chaque branche de la physique et permet donc, par les problèmes qu’elle suscite, d’approfondir la physique. Ce cours a le double rôle d’une part de faire connaître à l’étudiant cette discipline et donc lui permettre de mieux comprendre l’univers qui l’entoure, d’autre part de lui offrir la possibilité d’appliquer et de consolider ses connaissances en physique ou mathématiques. Contenu : Les divers systèmes de coordonnées célestes. Calcul du lever et coucher d’un astre. Le système Terre-Lune (effet de marées, précession des équinoxes et autres mouvements de la Terre). Mesure des distances dans le système solaire. Présentation du système solaire (planètes telluriques, joviennes, petits corps), des planètes extra-solaires et de la formation d’un système planétaire. Le soleil (structure et propriétés physiques). Les étoiles : mesure des distances, propriétés physiques et évolution. Les Travaux Pratiques se déroulent, pour les observations, au Pic du Midi (une nuit), et pour les phases de réduction et d'exploitation, dans les locaux de l'UPS a Tarbes.


Horaire Coefficient

Cours 20 Contrôle Partiel

Ecrit + TP 40%

TD 16

TP 18

Contrôle Terminal Ecrit

60%



APPLICATIONS


Site de Tarbes

Unité d’Enseignement : UE7-2 Physique de l’atmosphère • Code Apogée : EL6PAMB2 • Période : S2 • Nb ECTS : 5.46 • Responsable de l’unité : Fabienne Lohou ([email protected]; tél : 0562406112)

PRE-REQUIS :


CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT :

Ce cours est conçu pour apporter des éléments de réponse aux questions essentielles que peut se poser tout un chacun concernant la météo qu’il vit au quotidien jusqu’aux changements climatiques qui semblent se profiler.

Contenu : Cours : Rayonnement et bilan thermique du système soleil- atmosphère- terre. Stabilité et instabilité de

l'atmosphère: les principales transformations thermodynamiques dans l'atmosphère. Nuages et précipitations : formations nuageuses et transformations thermodynamiques associées, reconnaître les nuages. Circulation générale de l’atmosphère : alizés, front polaire, ceintures dépressionnaires, cellules de Hadley. Prévision du temps : frontogenèse, cyclogenèse, mousson. Couche limite atmosphérique: turbulence, flux d'énergie, bilan d'énergie en surface.

Travaux Pratiques :Visite d’un domaine expérimental de mesures atmosphériques. Visualisation de la circulation générale dans une cuve à eau ; Visualisation d’une tornade. Manipulations et mesures: préparation et lancement d'un radiosondage de l'atmosphère. Exploitation des données avec le langage de programmation matlab. Annalyse en lien avec des données de bilan d'énergie en surface et des conditions synoptiques.

COMPETENCES VISEES :

L’étude de cet ensemble de phénomènes physiques qui interagissent les uns avec les autres, constitue un intéressant domaine d’application de nombreuses disciplines de la physique, comme la mécanique des fluides, la thermodynamique, la thermique et la chimie. Le programme balayé dans ce cours est celui de l'épreuve de météorologie générale du concours d'ingénieur des travaux de l'Ecole Nationale de la Météorologie.


APPROFONDISSEMENTS POSSIBLES :

Cet enseignement peut être approfondi dans les cursus de master en sciences de l'univers. Ce cours de météorologie générale est un pré-requis pour des cours plus spécialisés en météorologie dynamique, en couche limite atmosphérique, ...


Horaire Coefficient Cours 20 Contrôle Continu TP 10%

TD 20 Contrôle Partiel Ecrit 30% TP 16 Contrôle Terminal Ecrit 60%


APPLICATIONS


Site de Tarbes

Unité d’Enseignement : UE7-3 Energies renouvelables • Code Apogée : EL6PAMB3 • Période : S2 • Nb ECTS : 2.21 • Responsable de l’unité : Vincent Platel ([email protected]; tél : 0562563512) Eric Marino ([email protected]; tél: 0562563508)


CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT : Ce cours a pour objectif de sensibiliser des étudiants scientifiques aux enjeux énergétiques qui concernent nos sociétés industrielles et technologiques. Il doit leur apporter les chiffres clés des différentes filières énergétiques dans un premier temps (le contexte général sur le plan mondial et national) pour ensuite leur présenter les systèmes de production d’énergies renouvelables actuelles ou d’avenir. Le cours s’appuiera sur les connaissances scientifiques théoriques acquises par les étudiants au cours de leur parcours dans l’enseignement supérieur. Contenu: Panorama énergétique national et international. Les chiffres clés - les filières non renouvelables. Les filières renouvelables: photovoltaïque - éolien - hydroélectricité - thermique solaire - bioénergies. Le concept de gestion rationnelle de l'énergie. Rendement des systèmes et efficacité énergétique.

COMPETENCES VISEES : - Avoir une connaissance précise des contraintes énergétiques mondiales, de leurs conséquences et des

enjeux pour le développement de nos sociétés industrialisées, ce qui passe par l’établissement d’un certain nombre de chiffres clés et par une bonne maîtrise des différentes unités et représentations utilisées.

- Avoir une connaissance précise de ce que sont les différentes filières renouvelables, de leurs contraintes et de ce qu’elles peuvent apporter en terme énergétique.

- Etre capable de faire des calculs d’ordre de grandeur sur des systèmes producteurs d’électricité (photovoltaïque, éolien, hydroélectricité) et de chaleur (capteur solaire)


Horaire Coefficient

Cours 12

TD 10

Contrôle Terminal Oral

100%



APPLICATIONS


Site de Tarbes

Unité d’Enseignement : UE8 Projet tutoré

• Code Apogée : EL6PAMCM • Période : S2 • Nb ECTS : 3 • Responsable de l’unité : Cécile HORT ([email protected]; tél : 0562563513) Fabienne LOHOU ([email protected]; tél : 0562406112) Eric MARINO ([email protected]; tél: 0562563508) Philippe MATHIAS ([email protected]; tél : 0562566027)

Vincent PLATEL ([email protected]; tél : 0562563512) Frédérique SAÏD ([email protected]; tél : 0562406108)

Sabine SOCHARD ([email protected]; tél : 0562566050)


CONTENU DE L’ENSEIGNEMENT : Sur un thème proposé par l'équipe pédagogique, chaque binôme devra faire une étude théorique du sujet pour ensuite l'illustrer par une expérience simple. Un rapport écrit, une présentation orale et la mise en place de l'expérience seront évalués. Dans certains cas, le sujet portera sur un traitement et une analyse de données et ne donnera pas matière à la construction d’une expérience. Une autre possibilité est de réaliser une modélisation pour résoudre le problème proposé. Les sujets seront choisis dans le domaine de la thermique, de l’énergétique, des énergies renouvelables, de la météorologie ou de l’astrophysique (possibilité de réaliser des expériences à l’observatoire du Pic du Midi de Bigorre)…

COMPETENCES VISEES : Savoir se documenter de manière approfondie sur un problème. Apprendre à le résoudre de façon tant théorique qu’expérimentale ou numérique. Concevoir un rapport écrit et une présentation orale avec support numérique. Réaliser et présenter un poster résumant le travail réalisé.


Horaire Coefficient

TP 30 Rapport écrit + soutenance orale

40% 60%


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