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  • : Blog de la PTSI-A du lycée Gustave Eiffel (Bordeaux) : autour du cours de physique chimie, et bien au-delà...
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7 septembre 2013 6 07 /09 /septembre /2013 21:45

 

Q :

« Dans la question de cours "Donner le modèle de l'oscillateur harmonique non amorti?" que veut dire le "non amorti" ? Est-ce en rapport avec l'amplitude? Et qu'entendez vous par modèle ? Est-ce simplement la définition? ou résoudre l'équation différentielle de l'O.H. ? »
R :

 

L'oscillateur Harmonique est un modèle mathématique qui décrit un système physique (cf. la partie I du cours).

Donner le modèle de l'O.H., c'est effectivement décrire ce modèle, donc ce qu'on a appelé la définition de l'OH.

 

"Non amorti" car on a fait l'hypothèse de l'absence de frottement. On parle aussi bien d'O.H. que d'O.H. non amorti : c'est la même chose.

Par contre, lorsqu'il y a des frottements, on adapte le modèle et on précise systématiquement cette fois "oscillateur harmonique amorti" (noté O.H.A.)

 

Effectivement, l'absence d'amortissement se traduit par une amplitude qui ne change pas au cours du temps, c'est-à-dire par la permanence des oscillations sinusoïdales (pour un O.H.A. les oscillations s'atténuent irrémédiablement et tendent donc vers zéro, c'est-à-dire vers une position d'équilibre... mais ce n'est pas (encore) l'objet du cours).

 

Savoir résoudre l'équation différentielle de l'oscillateur harmonique revient à :

- connaître la solution générale (X(t)=Xm.cos(ω0.t+Φ) ou bien la forme équivalente : X(t)=A.cos(ω0.t)+B.sin(ω0.t))

- savoir utiliser les 2 conditions initiales (sur la position et sur la vitesse : X(0) et v(0)) pour trouver l'expression des 2 constantes d'intégration ({Xm, Phi} ou bien {A, B})

- le détail est dans le cours à travailler pour lundi.

 

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7 septembre 2013 6 07 /09 /septembre /2013 16:53

 

Q :

« Pourriez vous m'aider pour l'exercice SP1-E3, car il faut la période propre du système mais est-ce qu'il faut simplement donner la formule du cours, ou faire un calcul ? »
R :

 

La consigne donnée est : « exprimer la période propre » : il s'agit donc de fournir l'expression littérale de la période propre.

 

Pour ce faire, deux possibilités :
- soit on a traité le problème en classe, et à ce moment là, on pourrait se servir d'une "formule" établie (donc démontrée) en classe (mais alors, on se demande à quoi pourrait bien servir cet exercice !)
- soit on n'a pas traité le problème en classe, et à ce moment là, "exprimer" nécessité auparavant d'établir le résultat demandé


Ici, le problème n'a pas été traité en classe (ce n'est pas une question de cours) : on ne peut pas "simplement donner la formule du cours" (ce qui, je le répète, poserait la question de l'intérêt d'un exercice qui se contente de vous demander une formule sans même une application numérique)...

 

Il s'agit en réalité de poser un raisonnement analogue à celui effectué pour a masse accrochée à un ressort horizontal. Cedt exercice vous permet de savoir si vous êtes capable de refaire et d'adapter la démarche vue en classe, à savoir :
- définir un système, un référentiel donc un repère et une base cartésienne adaptée,
- effectuer le schéma correspondant,
- faire le bilan des forces, les représenter sur le schéma et les projeter dans la base,
- appliquer la seconde loi de Newton,
- la projeter selon la direction du mouvement pour obtenir l'équation différentielle du mouvement (1),
- réécrire (1) dans le cas particulier d'un équilibre,
- en déduire l'équation (2) de la statique et la position à l'équilibre,
- puis soustraire (2) à (1),
- faire apparaître et définir l'écart à l'équilibre en le nommant précisément par une lettre différente de la position qui repère la masse (Z par exemple si on a appelé z la position de la masse m),
- et en déduire que le système est finalement régi autour de sa position d'équilibre par l'équation différentielle canonique d'un oscillateur harmonique
- on en déduit l'expression littérale de Z(t) (puisque le mouvement est harmonique, on doit savoir l'expliciter) et donc la pulsation propre ω0, et donc la période propre T0 du système
- il ne reste plus qu'à effectuer le commentaire attendu en comparant cette période propre du mouvement harmonique vertical à la période propre que nous avons établie en cours pour une masse accrochée à un ressort horizontal

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6 septembre 2013 5 06 /09 /septembre /2013 23:39

Je vous conseille de consulter ces vidéos sans hésiter, elles sont très bien faites et constituent une bonne introduction au cours à venir sur les ondes mécaniques.

N'hésitez pas à y revenir par la suite pour profiter des animations et illustrations.

 

 

 



 



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31 août 2013 6 31 /08 /août /2013 20:49

Conférence expérimentale du 16 novembre 2009 par Bernard Valeur et Alexandre Garcia - CNAM

 

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7 juin 2013 5 07 /06 /juin /2013 16:26
Le programme de colle de la semaine prochaine (S32/ Lu 10 juin 2013)  :

• ELECTROSTATIQUE : 
* EM1 : Charges fixes et champ électrostatique  (cours et tout exercices)
* Loi de Coulomb ; principe de superposition
* INVARIANCES et SYMETRIES
* APPLICATIONS :
  dans le cas de distribution uniformes, champ électrostatique crée :
- par un fil rectiligne fini
- par un fil rectiligne illimité (passage à la limite du cas précédent)
- par un cerceau circulaire en un point M de son axe Oz
- par un disque en un point M de son axe Oz


* EM2 : Potentiel et énergie potentielle électrostatique (cours et exercices)
- lien entre V et le champ électrostatique
- opérateur gradient
- topographie du champ électrique (orienté dans le sens des potentiels décroissants, orthogonal aux surfaces équipotentielles)
- Expression du potentiel électrostatique pour une distribution finie de charges
 - Cas du fil infini (calcul de V à partir de E)
- Cas du disque uniformément chargé (calcul direct de V pour M appartenant à l'axe)
- Énergie potentielle électrostatique d'une charge ponctuelle dans un champ électrique extérieur ; de deux charges ponctuelles

* EM3 : Théorème de Gauss (cours et tout exercices)
- Flux du champ électrique / Théorème de Gauss / Flux conservatif en dehors des sources
- Lien entre topographie des lignes de champs, zone de champ intense et zone de champ faible
- Extremum de potentiel / charges ponctuelles
Exercices vu en cours (expressions de E(M) puis V(M)) :
- Plan infini
- Condensateur plan (modélisation : 2 plans infinis ; capacité)
- Fil infini ; cylindre infini uniformément chargé en volume
- sphère uniformément chargé en volume
- 2 sphères concentriques chargées en surface (Q et - Q)


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23 mai 2013 4 23 /05 /mai /2013 07:44

 

Q :

« je suis en train de travailler le cours SM4 et il y a quelque chose que je ne comprends pas : pourquoi dans la représentation du CsCl par exemple le nombre de motifs est de 1 ? Pourtant il y a bien 8 éléments sur les sommets et 1 élément au milieu ce qui ferait au total 2 motifs ? »
R :

 

Rque préalable : tu emploies incorrectement le mot « élément » qui a un sens précis en chimie. Or s’il y a deux entités par maille principale dans le CsCl, ces deux entités ne sont pas identiques !

Dans le cas d’un cristal ionique, il faut bien distinguer le nombre de cations par maille et le nombre d’anions par maille.

Mais revenons en arrière pour répondre au cœur de ta question.

 

Trois points essentiels :

• une structure cristalline, c’est 1 réseau cristallin + 1 motif attaché à un nœud de ce réseau (cf. p. 5 du cours SM4)

• un réseau est immatériel, car constitué de points géométriques

• un motif est matériel, car constitué d’atomes ou d’ions

 

La définition :

Le motif est l’ensemble minimal d’atomes ou d’ion attaché à chaque nœud du réseau,

…et donc qui engendre la structure cristalline en se répétant identique à lui-même par simple translation quelconque selon les vecteurs de base de la maille.

 

• Un motif est donc constitué d’un ou de plusieurs atomes/ions lié à un nœud (pour le décrire on choisira le nœud (0,0,0))

 

• Le nombre de motif / maille est donc à distinguer du nombre d’atomes / maille, même si ce nombre peut être identique lorsque le motif se limite à un simple atome.

Mais même dans ce dernier cas, dans certaines structures, il peut y avoir différence.

 

◊ Par exemple, c’est le cas pour la « structure hexagonale compacte » (cf. p. 19 du cours SM4)

Rigoureusement, le seul système (ou réseau) cristallin hexagonal qui existe, c’est le réseau hexagonal simple (cf. p. 6 du cours SM4). Pour engendrer la structure hexagonale compacte, il faut associer à ce réseau un motif constitué de deux atomes placés en (0,0,0) et en (2/3,1/3,1/2) dans la base (a,b,c)

Ainsi pour la structure h.c. : 1 motif par maille, mais 2 atomes par maille.

 

◊ Autre exemple du même ordre : pour la structure diamant constituée seulement d’atomes identiques liés par des liaisons covalentes, il y a plusieurs manières de la décrire :

      - On peut parler de deux réseaux cfc décalés par une translation (1/4,1/4,1/4) des vecteurs de la base de la maille principale

     - Ou bien d’un réseau cfc avec la moitié des sites tétraédriques occupés de manière régulière et alternée

Quelle que soit le point de vue, cela défini 8 atomes par maille principale.

Cette seconde manière de voir met en évidence que la structure diamant est un unique réseau cfc avec un motif de deux atomes attachés aux nœuds (0,0,0) et (1/4,1/4,1/4) ; soit  4 motifs par maille principale.

 

◊ Il suffit de se référer au cours sur le CsCl pour comprendre comment on applique la définition du motif

Ouel est le nombre d’ion Cs+ par maille principale ? le nombre d’ion Cl- par maille ? et donc le nombre de motifs « CsCl » par maille ?

Le motif étant ici un ion Cl- en (0,0,0) et un ion Cs+ en (1/2,1/2,1/2)

 

Finalement :

Ne pas trop s’embêter toutefois avec cela, ce qui compte (cf. masse volumique ou compacité), c’est de correctement déterminer le nombre d’atomes ou d’ions par mille principale.

En particulier dans le cas d’un cristal ionique, bien déterminer le nombre de cations par maille et le nombre d’anions par maille.  Lesquels nombre sont forcément liés au nombre de motifs.

Pour CsCl : 1 cation C+/maille ; 1 anion Cl-/maille et donc 1 motif CsCl/maille


 

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21 mai 2013 2 21 /05 /mai /2013 21:02

Les candidats désireux d’intégrer Supélec auront dorénavant à opérer de la façon suivante :


1. Dans la feuille de vœux principale, positionner Supélec au rang souhaité,


2. Dans une feuille de vœux secondaire, hiérarchiser leurs choix entre les 3 campus.

Très important : Dans le cas où des candidats ne sélectionneraient qu’un ou deux campus et que leur rang ne leur permet pas d’y entrer, ils ne pourront pas intégrer Supélec.

Cette procédure est expliquée à l’adresse suivante : http://www.integrer-supelec.fr/integrer

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21 mai 2013 2 21 /05 /mai /2013 17:30

Pour aider certains à mieux visualiser les schémas du cours, voici quelques sites avec (entre autes) des modélisations des structures du cours (lesquelles sont à connaître parfaitement) :


• la page Solid State Structures Based on CCP Packing de l'Université de Sydney 

(NaCl, Blende : vous pouvez par exemple sélectionner "Ball and Stick Model of Unit Cell", cliquer avec le bouton gauche de la souris et visualiser la maille principale sous n'importe quel angle)

 

• la page de Jean-Jacques Rousseau : Etude de structures cristallines

 

• la page de Geneviève Toullue : Cristallographie

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17 mai 2013 5 17 /05 /mai /2013 19:55

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Le programme de colle des deux semaines prochaines (S29-S30/ Ma 21  mai 2013)  :

• THERMODYNAMIQUE : 
* T6 : Chagements d'états  (tout exercice)

- Fusion/solidification,  sublimation/condensation, vaporisation/liquéfaction

- Diagramme (P,T) d'un corps pur ; point critique ; point triple ; cas particulier de l'eau.
- Isothermes d'Andrews dans le diagramme de Clapeyron :
   courbe de saturation (courbe d'ébullition + courbe de rosée)
   vapeur sèche, vapeur saturante
   théorème des moments : savoir établir la fraction massique en phase vapeur
- Isobares dans le diagramme entropique (courbe de saturation et théorème des moments)
- variation d'enthalpie, d'énergie interne et d'entropie pour un changement d'état


• CHIMIE : 
* SM4 : cristallographie   (tout exercice)
- Cristaux métallique ou de gaz rares
   cubique faces centrées
   hexagonal compact
   cubique centré
- Cristaux ioniques: Structure CsCl, NaCl, ZnS
- Cristal covalent : diamant


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11 mai 2013 6 11 /05 /mai /2013 11:36

 

:

Le programme de colle de la semaine de la rentrée (S28/ Lu 13 mai 2013) :

• THERMODYNAMIQUE : 

* T5 : Machines thermiques   (tout exercice)
- Premier principe et Inégalité de Clausius
   pour un cycle élémentaire de fonctionnement avec sources réelles de chaleur
   pour un cycle complet (N cycles élémentaires) de fonctionnement avec deux thermostats
- Machines dithermes : moteurs, réfrigérateur/climatiseur, pompe à chaleur
   signe des échanges énergétiques
   rendement / efficacité
   rendement de carnot / efficacité de Carnot
- Deux cycles moteurs idéaux : cycle de Beau de Rochas et cycle de Diesel

* T6 : Chagements d'états    (cours et applications)
 - Fusion/solidification,  sublimation/condensation, vaporisation/liquéfaction
- Diagramme (P,T) d'un corps pur ; point critique ; point triple ; cas particulier de l'eau.
- Isothermes d'Andrews dans le diagramme de Clapeyron :
   courbe de saturation (courbe d'ébullition + courbe de rosée)
   vapeur sèche, vapeur saturante
   théorème des moments : savoir établir la fraction massique en phase vapeur
- Isobares dans le diagramme entropique (courbe de saturation et théorème des moments)
- variation d'enthalpie, d'énergie interne et d'entropie pour un changement d'état

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