Chapitre M6 – Mécanique du solide

Contenu :

• Exercices concernant des solides indéformables (ou non) axés principalement autour de la rotation autour d’un axe fixe.

Chapitre CTM6 – Diagrammes potentiel-pH

Questions de cours :

• Établir le diagramme potentiel-pH de l’eau.
• Déterminer la position de différentes espèces dans un diagramme potentiel-pH sur un exemple au choix du khôlleur.
• Déterminer le potentiel standard, un p$K_s$ ou un p$K_A$ à partir des frontières d’un diagramme potentiel-pH sur un exemple au choix du khôlleur.

Contenu :

• Exercices d’utilisation des diagrammes potentiel-pH (identification d’espèces dans un diagramme, prévision de frontière horizontale ou verticale, exploitation de la superposition de diagrammes pour déterminer les réactions, exploitation de titrages,…).

Chapitre T3 – Second principe de la thermodynamique (cours uniquement)

Questions de cours :

• Expliquer succinctement l’origine physique de l’irréversibilité et le lien avec l’approche statistique. Donner l’expression de l’entropie statistique en expliquant la signification des termes.
• Énoncer le second principe en expliquant la signification de chaque terme.
• Définir une transformation réversible et énoncer les différentes causes d’irréversibilité. Donner un exemple en l’expliquant succinctement.

Chapitre ICE1 – Le champ magnétique et son action (cours uniquement)

Questions de cours :

• Carte de champ magnétique, lignes de champ, quelques propriétés. Exemple du fil, de la spire de courant et de l’aimant droit.
• Citer le principe de Curie, expliquer ce qu’est une symétrie, une anti-symétrie et une invariance d’une distribution de courant, et donner les conséquences pour le champ magnétique dans chacun des trois cas.
• Champ magnétique : ordre de grandeur d’intensité du champ magnétique (terrestre, aimant, appareil d’IRM), décrire deux exemples de systèmes permettant la création de champ magnétique quasi-uniforme.
• Moment magnétique : définition, unité, ordre de grandeur pour un aimant, lignes de champ.
• Force de Laplace : expression linéique, origine, cas du rail de Laplace.

Chapitre T2 – Premier principe de la thermodynamique

Questions de cours :

• Enthalpie : définition, propriétés. Énoncé du premier principe avec cette fonction en précisant les conditions d’application.
• Capacité thermique à pression constante $C_p$ : définition, relation de Mayer et expression des capacités thermiques à volume et pression constante à l’aide du coefficient adiabatique $\gamma$.
• Énoncé de la loi de Laplace en variable $(P,V)$ (sans démonstration), conditions d’applications et passage à un autre jeu de variables au choix ($(P,T)$ ou $(T,V)$).
• Enthalpie de changement d’état : définition, signe. Application à un bilan d’enthalpie lorsque le système subit un échauffement ET un changement d’état.

Contenu :

• Exercices d’application du 1er principe, avec des changements d’état possibles. Les connaissances du chapitre T1 sont toujours à savoir mobiliser.

Chapitre M6 – Mécanique du solide

Questions de cours :

• Définition d’un solide, et d’un système déformable. Conséquence sur la puissance des forces.
• Loi du moment cinétique pour un solide : notion de moment d’inertie et interprétation physique, loi du moment cinétique et application au cas du pendule pesant.
• Couple de forces : définition, valeur du couple. Liaison pivot : définition, cas de la liaison pivot idéale.
• Énergie cinétique et puissance d’une force pour un solide en rotation. Énoncé et démonstration du théorème de la puissance cinétique.

Contenu :

• Exercices concernant des solides indéformables (ou non) axés principalement autour de la rotation autour d’un axe fixe.

Chapitre CTM6 – Diagrammes potentiel-pH (cours uniquement)

Questions de cours :

• Établir le diagramme potentiel-pH de l’eau.
• Déterminer la position de différentes espèces dans un diagramme potentiel-pH sur un exemple au choix du khôlleur.
• Déterminer le potentiel standard, un p$K_s$ ou un p$K_A$ à partir des frontières d’un diagramme potentiel-pH sur un exemple au choix du khôlleur.

Chapitre M5 – Loi du moment cinétique et mouvements dans un champ de force centrale conservatif

Questions de cours :

• Étudier le mouvement circulaire dans le cadre d’une interaction gravitationnelle : vitesse, période et énergie mécanique.
• Cas du satellite géostationnaire : conditions à respecter et démonstration de la hauteur d’un satellite géostationnaire autour de la Terre. Les données numériques doivent être connues.

Contenu :

• Exercices sur l’utilisation de la loi du moment cinétique pour un point matériel, ou sur le mouvement de satellites et planètes.

Chapitre T2 – Premier principe de la thermodynamique

Questions de cours :

• Définir les transformations suivantes : monobare, isobare, monotherme, isotherme, isochore, adiabatique, mécaniquement réversible (quasi-statique).
• Expression du travail des forces extérieures de pression et exemples (transformation monobare ; transformation isotherme et mécaniquement réversible d’un gaz parfait).
• Énoncé complet du premier principe et application à une compression isotherme mécaniquement réversible d’un gaz parfait.
• Enthalpie : définition, propriétés. Énoncé du premier principe avec cette fonction en précisant les conditions d’application.
• Capacité thermique à pression constante $C_p$ : définition, relation de Mayer et expression des capacités thermiques à volume et pression constante à l’aide du coefficient adiabatique $\gamma$.
• Énoncé de la loi de Laplace en variable $(P,V)$ (sans démonstration), conditions d’applications et passage à un autre jeu de variables au choix ($(P,T)$ ou $(T,V)$).
• Enthalpie de changement d’état : définition, signe. Application à un bilan d’enthalpie lorsque le système subit un échauffement ET un changement d’état.

Contenu :

• Exercices d’application du 1er principe (avec U uniquement). Les connaissances du chapitre T1 sont toujours à savoir mobiliser.

Chapitre M6 – Mécanique du solide (cours uniquement)

Questions de cours :

• Définition d’un solide, et d’un système déformable. Conséquence sur la puissance des forces.
• Loi du moment cinétique pour un solide : notion de moment d’inertie et interprétation physique, loi du moment cinétique et application au cas du pendule pesant.
• Couple de forces : définition, valeur du couple. Liaison pivot : définition, cas de la liaison pivot idéale.
• Énergie cinétique et puissance d’une force pour un solide en rotation. Énoncé et démonstration du théorème de la puissance cinétique.

Chapitre T1 – Description microscopique et macroscopique d’un système à l’équilibre

Contenu :

• Exercices sur la description d’un gaz parfait, d’une phase condensée incompressible indilatable ou d’un mélange liquide-vapeur.

Chapitre M5 – Loi du moment cinétique et mouvements dans un champ de force centrale conservatif

Questions de cours :

• Moment cinétique d’un point matériel : définition mathématique, sens physique, conséquences. Calcul dans le cas d’un mouvement circulaire.
• Moment de force : définition mathématique, sens physique, notion de bras de levier et moment scalaire.
• Loi du moment cinétique pour un point matériel : énoncé, cas de conservation du moment cinétique et application au pendule simple.
• Mouvement à champ de force centrale : propriété de la force, moment cinétique et justification que le mouvement est plan.
• Démontrer la loi des aires et l’interpréter sur l’exemple d’un mouvement elliptique.
• Dans le cas d’un champ de force newtonien d’énergie potentielle $E_{\rm p} = -\dfrac{K}{r}$, montrer l’expression de l’énergie potentielle effective et caractériser les différents types de mouvements dans le cas d’une interaction purement attractive.
• Étudier le mouvement circulaire dans le cadre d’une interaction gravitationnelle : vitesse, période et énergie mécanique.
• Cas du satellite géostationnaire : conditions à respecter et démonstration de la hauteur d’un satellite géostationnaire autour de la Terre. Les données numériques doivent être connues.

Contenu :

• Exercices sur l’utilisation de la loi du moment cinétique pour un point matériel prioritairement (si mouvement satellites/planètes, accompagner la démarche car les exercices seront un peu récents).

Chapitre T2 – Premier principe de la thermodynamique (cours uniquement)

Questions de cours :

• Définir les transformations suivantes : monobare, isobare, monotherme, isotherme, isochore, adiabatique, mécaniquement réversible (quasi-statique).
• Expression du travail des forces extérieures de pression et exemples (transformation monobare ; transformation isotherme et mécaniquement réversible d’un gaz parfait).
• Énoncé complet du premier principe et application à une compression isotherme mécaniquement réversible d’un gaz parfait.

Chapitre M4 – Mouvements de particules chargées

Contenu :

• Exercices utilisant un champ électrique (calcul de vitesse, de trajectoire) ou un champ magnétique (mouvement circulaire, retrouver le rayon, la vitesse angulaire, …).

Chapitre T1 – Description microscopique et macroscopique d’un système à l’équilibre

Questions de cours :

• Rappeler les hypothèses du gaz parfait. Donner l’équation d’état associée avec ses unités. Application au calcul du volume molaire dans les CNTP. Allure du diagramme en coordonnées de Clapeyron et d’Amagat pour un gaz parfait et un gaz réel.
• Présenter l’interprétation microscopique de la température, le lien avec l’énergie cinétique microscopique et l’énergie interne. Exprimer la vitesse quadratique moyenne et en donner un ordre de grandeur connaissant la masse molaire du gaz.
• Présenter le modèle des phases condensées indilatables et incompressibles (PCII). Propriété de l’énergie interne dans le cadre de ce modèle. Donner deux ordres de grandeurs de capacités thermiques : l’eau liquide et les solides usuels.
• Donner le diagramme de Clapeyron pour l’équilibre liquide-vapeur en précisant le nom des courbes, les différents états. Expliquer la différence de pente sur les isothermes.
• Énoncer et démontrer le théorème des moments lors d’un équilibre liquide-vapeur.

Contenu :

• Exercices d’application directe sur la description d’un gaz parfait, d’une phase condensée incompressible indilatable ou d’un mélange liquide-vapeur.

Chapitre M5 – Loi du moment cinétique et mouvements dans un champ de force centrale conservatif (cours uniquement)

Questions de cours :

• Moment cinétique d’un point matériel : définition mathématique, sens physique, conséquences. Calcul dans le cas d’un mouvement circulaire.
• Moment de force : définition mathématique, sens physique, notion de bras de levier et moment scalaire.
• Loi du moment cinétique pour un point matériel : énoncé, cas de conservation du moment cinétique et application au pendule simple.
• Mouvement à champ de force centrale : propriété de la force, moment cinétique et justification que le mouvement est plan.
• Démontrer la loi des aires et l’interpréter sur l’exemple d’un mouvement elliptique.
• Dans le cas d’un champ de force newtonien d’énergie potentielle $E_{\rm p} = -\dfrac{K}{r}$, montrer l’expression de l’énergie potentielle effective et caractériser les différents types de mouvements dans le cas d’une interaction purement attractive.

Chapitre OS8 – Ondes et interférences

Contenu :

• Exercices sur les interférences.

Chapitre M4 – Mouvements de particules chargées

Questions de cours :

• Le cyclotron : principe, mouvement d’une particule dans un champ magnétique orthogonal au vecteur vitesse initial, pulsation cyclotron, applications.

Contenu :

• Exercices utilisant un champ électrique (calcul de vitesse, de trajectoire) ou un champ magnétique (mouvement circulaire, retrouver le rayon, la vitesse angulaire, …).

Chapitre M4 – Description microscopique et macroscopique d’un système à l’équilibre

Questions de cours :

• Définir l’échelle mésoscopique et son intérêt. Définir le libre parcours moyen et donner quelques ordres de grandeur.
• Définir les termes suivants : variable d’état, équation d’état, fonction d’état ; équilibre thermodynamique.
• Énergie interne : définition et propriétés. Définition de la capacité thermique et de ses dérivées molaires et massiques. Cas du gaz parfait : expression de l’énergie interne et de la capacité thermique molaire dans les cas monoatomique (en partant de $U=\dfrac32Nk_B T$) et diatomique (admis).
• Rappeler les hypothèses du gaz parfait. Donner l’équation d’état associée avec ses unités. Application au calcul du volume molaire dans les CNTP. Allure du diagramme en coordonnées de Clapeyron et d’Amagat pour un gaz parfait et un gaz réel.
• Présenter l’interprétation microscopique de la température, le lien avec l’énergie cinétique microscopique et l’énergie interne. Exprimer la vitesse quadratique moyenne et en donner un ordre de grandeur connaissant la masse molaire du gaz.
• Présenter le modèle des phases condensées indilatables et incompressibles (PCII). Propriété de l’énergie interne dans le cadre de ce modèle. Donner deux ordres de grandeurs de capacités thermiques : l’eau liquide et les solides usuels.
• Donner le diagramme de Clapeyron pour l’équilibre liquide-vapeur en précisant le nom des courbes, les différents états. Expliquer la différence de pente sur les isothermes.
• Énoncer et démontrer le théorème des moments lors d’un équilibre liquide-vapeur.

Contenu :

• Exercices d’application directe sur la description d’un gaz parfait ou d’une phase condensée incompressible indilatable (pas de mélange liquide-vapeur).