Mécanique du point : Introduction au module physique 1 cours mécanique de point
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Télécharger packIntroduction au module physique 1Mahboub Oussama
Physique 1 (64
h cours+TD)
Deux éléments de modules
Physique 1 est la base du module Physique 4 (électromagnétisme et optique physique) S4
Elément(s) du module Volume horaire (VH)
Cours TD TP
Activités Pratiques Evaluation VH global
Electrostatique18 182 2
40 h
Magnétostatique10 102 2
24 h
VH global du module28 284 464 % VH 44% 44% 6%6% 100%
Note et rattrapage du module
Electrostatique (2/3 de la note globale du module)
. L’évaluation de cet élément s’effectue sous la forme de contrôles continus, de devoirs, de contrôles i
nopinés et de projets
Magnétostatique
(1/3 de la note globale du module) L’évaluation de cet élément s’effectue sous la forme de contrôles continus, de devoirs et de contr
ôles inopinés la note minimale requise pour la validation du modu
le : Moyenne de validation de module 10/20
les modalités de prise en considération de la note de rattrapage dans celle du module : Rattrapage du module dans les éléments de module où la note est inférieure à 10/20. La note finale du module après rattrapage ne peut pas dépasser 10/20.
La promotion 2016
/2017 en chiffres
(231 étudiants)
Note maximale Note minimale
Nb etud VALIDES
NB etud NON VALIDES
Nb notes éliminatoires16,7 0,45120 11144 48 (ss TP)
188 (ss TP)
Absence / séanceCOURS TD1,7% 1% Mon interface de communication:
La physique
Physique fondamentale
Physique appliquée- Electrostatique
- Magnétostatique- Electromagnétisme- Mécanique quantique.........
- Electronique- Télécommunication- Electrotechnique.........
Le rôle de la physique fondamentale est:Etudier les propriétés de la matière, de l'espace e
t du temps.
Expérimentation et théorie: tenter d'expliquer l'e
nsemble des phénomènes naturels, en établissant les lois qui les régissent.
Électrostatique• L'
électrostatique
est la branche de
la physique qui étudie l’ensemble desphénomènes créés pardes charges
électriques statiques
pour l'observateur.
L’ électrostatique au quotidien
Où trouve-t-on de l’électrostatique?
Enfin presque partout!
L’expérience de base de l’électrostatique
On frotte une règle en PVC.La règle est ensuite approchée d’une boule en métal suspendue par un fil
La boule, initialement à la verticale, se déplace alors vers la règle. Dès qu’il y a contact, la boule repart alors à l’opposé.
Mise en évidence de deux formes d’ électricité Mise en évidence de deux formes d’ électricité Boules mises en contact avec deux matériaux différents => elles s’attirentBoules mises en contact avec le même matériaux => elles se repoussent
Deux corps portant une électricité de même nature s
e repoussent, tandis qu’ils s’attirent s’ils portent des électricités contraires. L’électricité est capable d’agir à distance et de s
e déplacer d’un corps à un autre.
électroscope
Générateur Van der graaff
Comment expliquer tous ces effets de l’électricité?
Charges électriques
On explique l’ensemble des effets d’électricité statique parl’existence, au sein de la matière, de particules portant unecharge électrique q, positive ou négative, libres de se déplacer. La charge électrique
est une quantité physique indivisible. La particule
portant cette charge élémentaire est appelée l’
électron (e)
. Dans le système
d’unités international, l’unité de la charge électrique es
t le Coulomb (symbole
C=6.24x1018 eou e=1.6x10 -19C) Propriétés de la charge électrique:
Indépendantes du référentiel choisiConstante pour un système isolé, La charge électriqu
e élémentaire est un invariant : on ne peut ni la détruire ni l’engendrer (conservation de la charge)
Charges électriques
Charges qui apparaissent sur le verre frotté s sont des charges positives tandis que l’ambre frotté supportent des charges négatives.+ -
L’objectif dece cours est
d’étudier l’ensemble
des phénomènes
créés par
des charges
électriques
statiques (quantifier les forces, lechamp, le
potentiel electrostatique...) Rappel mathématique• Système de coordonnées• Surface ouverte et fermée• Champ• Angle de solide• Analyses vectorielles
Systèmes de coordonnées
Coordonnées cartésiennes
Le produit scalaire de deux vecteurs s’écrit:Le module Le produit vectoriel
Le déplacement élémentaire
Le volume élémentaire
Base associée :Avecet Systèmes de coordonnées
Coordonnées polaires (dans un plan 2D)et Le produit scalaire
Le déplacement élémentairesLa surface élémentaires
Les relations avec les coordonnées cartésiennes
Systèmes de coordonnées
Coordonnées cylindriques (3D)
La base associée :Le vecteur
Le déplacement élémentaire
Le volume élémentaire
Les relations avec les coordonnées cartésiennes
Systèmes de coordonnées
Coordonnées sphérique (3D)
La base associée
Le vecteur s’écrit:
Le déplacement élémentaire:
Le volume élémentaire:
Le surface élémentaire:
Les relations avec les coordonnées cartésiennes
Surface ouverte et ferméeC n dS(S) bashaut Surface ouverte Surface fermée
(S) est
une surface fermée qui
entoure un volume V
, on oriente lanormale n
en un point de la
surface de l’intérieur à l’extérieur
(S) est
une surface ouverte qui
s’appuie sur un contour fermé C
, on
oriente conventionnellement lanormalen en un point de la surface à
partir du sens de circulation positifsur le contour C (en respectant larègle du tir bouchon)
Angle solide
Propriétés:L’angle solide Ω est indépendant de la surface choisieL’angle solide Ω sous lequel d’un point intérieur à une surface fermée on voit cette surface vaut 4π L’angle solide Ω sous lequel d’un point extérieur à une surface fermée on voit cette surface vaut 0
L’angle solide Ω sous lequel d’un point on voit un plan vaut 2π un angle solide est l'analogue tridimensionnel del'angle plan ou bidimensionnell'angle solide est défini dans l'espacetridimensionnel commele rapportde la superficie d'une partie d'une sphère sur lerayon au carré
. Son unité est le stéradian notésr .Ω=S/r 2u rdS ur Champ
Définition
En physique, unchamp est l’ensemble des valeurs liées à chaque point de l'espace-temps d'une grandeur physique. Cette grandeur physique peut être scalaire (température, pression...),vectorielle (vit
esse de particules d'un fluide, champ électrique...)
Un champ qui ne dépend pas du temps, est dit permanent ou
stationnaire et si il prend la même valeur en tout point de l’espace, il est al
ors uniforme.Champ Champ scalaire
Champ scalaire
: est une fonction de plusieurs variables qui
associe un seul
nombre (ou scalaire) à chaque point de l'espace
. Les champs scalaires sont
souvent utilisés en physique, par exemple pour indiquer la d
istribution de
la température à travers l'espace, ou de la pression atmosphérique. xy zExemple L'image à droite est
une représentation graphique du champscalaire suivantChamp Champ vectoriel
un champ de vecteurs ou champ vectoriel
: est une fonction qui associe
un vecteur à chaque point d'un espace euclidien.
Les champs de vecteurs modélisent par exemple
la vitesse et la direction d'un fluideen mouvement dans l'espace, ou
la valeur et la direction d'une force
, comme
la force
magnétique ou gravitationnelle
, qui évoluent points par points.
La Circulation et le flux d’un champ vectoriel
définition
Circulation d’un champ vectoriel
Flux du champ vectoriel
La circulation d’un vecteur
v le long d’un contour (C): La circulation le long d’un contour fermé est notée: Le flux d’un vecteurv à travers une
surface (S) est la quantité scalairedonnée par:
Si le champv dérive d'un gradient, la
circulation dev ne dépend que des
extrémités (A et B) du chemin et si cedernier est fermé la circulation est nulle(le champ est à circulation conservative).
Analyse vectorielle
Gradient d’une fonction À retenir: L’opérateur gradient transforme un champ scalaire en champ vectoriel
L’operateur gradient est une grandeur vectorielle i
ndiquant la variation d’une grandeur physique dans l’espace.
Les composantes du gradient en coordonnées cartésiennes Electrostatique
Loi de coulomb
Démarche expérimentale• Première expérience :
il cherche le comportement de la force en fonction des charges et garde la distance entre les deux charges constante.
F(q1,q2) avec r=cst• Deuxième expérience :
on varie la distance entre les deux charges tout en gardant leurs valeurs constantes.
F(r) avec q1 et q2=cst