PHYSIQUE : une approche moderne

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Tout le programme de physique de 1re anne de classes prparatoires (PCSI, MPSI et PTSI) dans un seul volume. Chacune des 44 leons se termine par des exercices corrigs, inspirs de ceux poss aux concours ( loral ou lcrit).

Transcript

  • PCSIMPSIPTSI

    1re ANNE

    PHYSIQUEUne approche moderne

    COURSEXERCICES CORRIGSOUTILS MATHMATIQUES

    Cet ouvrage rassemble dans un seul volume tout le programme de physique de premire anne des trois filires des classes prparatoires aux grandes coles : PCSI, MPSI et PTSI.Les programmes de ces trois filires sont trs proches et ne diffrent que surquelques points prcis indiqus dans le texte. Les auteurs ont suivi la dmarche pdagogique suggre par le programme officiel, tant sur le contenu que sur la progression des enseignements, en illustrant chaque leon par des exemples et des ordres de grandeur. Le livre est dcoup en 44 leons, chacune tant suivie de questions de cours,dexercices dapplications directes et de problmes inspirs de ceux poss auxconcours, tous corrigs en dtail. Louvrage propose un rappel de lessentiel des outils mathmatiques de basencessaires lenseignement de la physique en classes prparatoires. Les 44 leons se terminent par une section Ouvertures qui souligne lactualitdu sujet et prsente des lments indispensables de physique moderne. Louvrage intressera galement les tudiants de premire anne des universitset des classes prparatoires intgres, ainsi que les candidats aux concours de lenseignement secondaire. PH

    YSIQUE

    Une approche moderne

    + Strictement conforme au programme+ De nombreux exemples avec ordres de grandeur+ De nombreux exercices et problmes corrigs+ Des ouvertures pour la prparation aux preuves

    dADS et de TIPE+ Des outils mathmatiques de base

    ISBN : 978-2-8041-6226-9

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    www.deboeck.com

    TOUT-EN-UN

    Sous la direction de JOS-PHILIPPE PREZ

    CHRISTOPHE LAGOUTE OLIVIER PUJOL RIC DESMEULES

    Conformeau programme

    Jos-Philippe Prez, Professeur mrite de lUniversit de Toulouse au UPS-OMP, IRAP.Christophe Lagoute, Professeur au Lyce Bellevue de Toulouse.Olivier Pujol, Matre de confrences lUniversit de Lille au LOA.ric Desmeules, Professeur au Lyce Bellevue de Toulouse, en CPGE-MP.

    PCSIMPSIPTSI

    PREPAPHY1:Mise en page 1 13/07/11 17:53 Page1

  • Sommaire

    Avant-propos

    Constantes, notations et symboles

    Les grands noms de la physique en CPGE 1re anne

    Leons

    1. Qu'est-ce que la physique? I. Unit et dimensions II. Constantes fondamentales de la physique III. Les quatre interactions fondamentales

    2. Cinmatique du point I. Cadre spatio-temporel de la cinmatique II. Vitesse et acclration d'un mobile ponctuel III. Ouvertures

    3. Dynamique du point matriel I. Force II. Loi fondamentale de la dynamique III. Premire loi de Newton ou principe de l'inertie IV. Exemples d'application V. Ouvertures

    4. nergtique d'un point matriel I. nergie cintique d'un point matriel II. Puissance et travail d'une force III. Thorme de l'nergie cintique IV. nergie potentielle V. nergie mcanique d'un point matriel VI. Ouvertures

    5. Lois de l'lectrocintique I. Rgimes stationnaire et quasi stationnaire II. Tension et courant lectriques III. Diples lectrocintiques IV. Diples linaires et diples non linaires V. Lois de Kirchhoff

    6. Circuits linaires I. Systmes linaires II. Association de diples linaires passifs III. Gnrateurs IV. Thorme de Millman V. Aspects nergtiques dans un circuit RLC VI. Ouvertures

    7. Oscillateur harmonique. Amortissement visqueux I. Oscillateur harmonique II. Influence d'un amortissement visqueux

  • III. Applications

    8. Rgimes transitoires I. Rponse un chelon de tension II. Circuit lectrique RC III. Circuit lectrique RL IV. Circuit RLC srie V. Applications

    9. Bases de l'optique gomtrique I. Aspect ondulatoire de la lumire II. Approximation de l'optique gomtrique III. Lois de Snell-Descartes IV. Applications des lois de Snell-Descartes V. Ouvertures

    10. Formation des images gomtriques I. Image en optique gomtrique II. Stigmatisme approch, approximations de Gauss III. Systmes centrs focaux ou afocaux IV. Aberrations V. Ouvertures

    11. Lentilles minces I. Lentilles II. Constructions gomtriques III. Relations de conjugaison et grandissements IV. Aberrations V. Ouvertures

    12. Miroirs sphriques I. Proprits gnrales II. Relations de conjugaison et grandissements III. Tlescopes rflecteurs et cavits optiques IV. Ouvertures

    13. TP-cours: Sources et dtecteurs I. Source de lumire II. L'il III. Ouvertures

    14. TP-cours (PSCI): Instrumentation optique I. Lentilles et miroirs II. Projection d'images III. Instrumentation usuelle IV. Ouvertures

    15. Circuit RLC srie en rgime sinusodal. Rsonance I. Signaux sinusodaux en lectricit II. Oscillations lectriques forces. Rsonance III. Excitation d'amplitude dtermine IV. Applications

  • 16. Circuits en rgime sinusodal I. Impdance et admittance complexes II. Lois de Kirchhoff en rgime sinusodal III. Puissance en rgime sinusodal

    17. TP-cours: Instrumentation lectrique I. Signaux usuels II. Sources lectriques usuelles III. Oscilloscope IV. Multimtres V. Ouvertures

    18. TP-cours (PCSI): Amplificateur oprationnel I. Description et fonctionnement (PCSI, PTSI) II. Montagnes d'AO en rgime de saturation (PSCI, PTSI) III. Montagnes d'AO en rgime linaire IV. Ouvertures

    19. Fonction de transfert des filtres I. Fonction de transfert d'un filtre II. Classification des filtres III. Filtres passifs IV. Filtres actifs

    20. TP-cours (PCSI): Redressement et modulation I. Caractristique courant-tension d'une diode II. Redressement III. Modulation et dmodulation d'amplitude

    21. Critre de stabilit (PCSI) I. Stabilit et instabilit II. Systmes linaires du premier ordre III. Systmes du deuxime ordre

    22. Thorme du moment cintique pour un point matriel I. Moment cintique d'un point matriel II. Moment d'une force en un point III. Thorme du moment cintique IV. Pendule circulaire V. Ouvertures

    23. Mouvement dans un champ de forces centrales conservatives I. Champ de forces centrales conservatives II. Mouvements force centrale conservative III. Analyse pralable du mouvement de Kepler IV. Trajectoire dans le problme de Kepler (PCSI, MPSI) V. tude directe des trajectoires circulaires VI. Ouvertures

    24. Changement de rfrentiels. Force d'inertie I. Diffrents mouvements d'un repre II. Changements de rfrentiel en cinmatique galilenne

  • III. Composition des vitesses IV. Composition des acclrations V. Relativit galilenne VI. Forces d'inertie VII. Ouvertures

    25. Systme de deux points matriels (PCSI, MPSI) I. lments cintiques du systme II. Rfrentiel du centre de masse III. Thormes fondamentaux IV. Aspects nergtiques V. Systme isol de deux points matriels VI. Ouvertures

    26. Rfrentiels galilens approchs I. Diffrentiels rfrentiels galilens approchs II. Dynamique terrestre III. Mares (PCSI) IV. Ouvertures

    27. Introduction la thermodynamique I. Description d'un systme en thermodynamique II. change d'nergie par travail III. tat stationnaire et tat d'quilibre IV. Grandeurs extensives et intensives

    28. Gaz parfaits: approche microscopique I. Mouvement brownien II. Hypothses microscopiques et lois statistiques III. Pression et temprature cintique IV. nergie interne d'un gaz parfait V. Ouvertures

    29. Fluides rels I. tude exprimentale des gaz rels II. Le modle de Van der Waals III. Phases condenses IV. Ouvertures

    30. Statistique des fluides I. Pression dans un fluide au repos II. Fluides compressibles et homognes III. Gaz parfait dans le champ de pesanteur IV. Actions exerces par les fluides au repos V. Ouvertures

    31. Premier principe de la thermodynamique I. nonc du premier. nergie interne II. Transferts d'nergie III. Enthalpie. Dtente de Joule et Thomson IV. Mesures calorimtriques V. Ouvertures

  • 32. Deuxime principe de la thermodynamique I. volutions irrversibles II. Deuxime principe III. noncs historiques du deuxime principe IV. Relation fondamentale de la thermodynamique V. Entropie d'un gaz VI. Cration d'entropie dans une phase gazeuse VII. Entropie d'une phase condense VIII. Ouvertures

    33. Entropie statistique. Troisime principe I. tat macroscopique et tat microscopique (PCSI) II. Entropie statistique (PCSI) III. Troisime principe IV. Ouvertures

    34. Corps pur diphas I. Approche exprimentale II. Diagrammes d'quilibre III. Aspects nergtique et entropique (PCSI) IV. quilibre liquide-vapeur V. Ouvertures

    35. Machines thermiques I. Machine thermique ditherme II. Machines thermiques relles III. Ouvertures

    36. Champ et potentiel lectrostatique I. L'interaction coulombienne II. Champ lectrostatique III. Potentiel lectrostatique IV. nergie d'un systme de deux charges V. Champ, potentiel et nergie de gravitation VI. Ouvertures

    37. Symtries en lectrostatique I. Symtries des charges et consquences II. Invariances des distributions de charge III. Utilisation des symtries IV. Ouvertures

    38. Thorme de Gauss. Applications I. Thorme de Gauss II. Dtermination de champs lectrostatiques III. Condensateur (PCSI, PTSI) IV. Analogie gravitationnelle V. Ouvertures

    39. Diples lectrostatiques (PCSI, MPSI) I. Moment dipolaire II. Potentiel et champ

  • III. Diple dans un champ extrieur IV. Ouvertures

    40. Particules charges dans des champs lectromagntiques I. Champ magntique II. Particule charge dans un champ lectrique III. Particule dans un champ magntique IV. Ouvertures

    41. Particules charges dans un conducteur I. Mouvement d'une charge dans un conducteur II. Loi d'Ohm (PCSI, PTSI) III. Effet HALL (PCSI, PTSI) IV. Force de Laplace (PCSI) V. Ouvertures

    42. Loi de Biot et Savart. Symtries du champ magntique I. Sources du champ magntique II. Symtri