CENTRE COLLÉGIAL NUMÉRO DE PROGRAMME 201.B0 DE MONT-LAURIER RÉGULIER PLAN DE COURS

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1 CÉGEP DE SAINT-JÉRÔME FORMATION CONTINUE CENTRE COLLÉGIAL NUMÉRO DE PROGRAMME 201.B0 DE MONT-LAURIER RÉGULIER SESSION : Hiver 2002 COURS : Mécanique classique 203-NYA-05 TITRE NUMÉRO PONDÉRATION : PLAN DE COURS AUTEUR(E)(S) ET/OU PROFESSEUR(E)(S) UTILISANT CE PLAN DE COURS : Richard Fradette NOM DU PROFESSEUR CE PLAN DE COURS CONTIENT LES INFORMATIONS SUIVANTES : PRÉSENTATION GÉNÉRALE OBJECTIF DU COURS OBJECTIFS PARTICULIERS ET INTERMÉDIAIRES CONTENU ACTIVITÉS D ENSEIGNEMENT ET D APPRENTISSAGE ÉVALUATION FORMATIVE ET SOMMATIVE CALENDRIER MÉDIAGRAPHIE PLAN DE COURS DÉJÀ APPROUVÉ SESSION DE L APPROBATION : Hiver 2001 SESSION PLAN DE COURS AYANT SUBI DES MODIFICATIONS MAJEURES PLAN DE COURS SOUMIS À L APPROBATION POUR LA PREMIÈRE FOIS LE DÉPARTEMENT RECOMMANDE L APPROBATION DE CE PLAN DE COURS : MONT-LAURIER NOM DU DÉPARTEMENT COORDINATION DÉPARTEMENTALE OU SERVICE DE FORMATION AUX ADULTES DATE LA DIRECTION DES ÉTUDES APPROUVE CE PLAN DE COURS ET EN AUTORISE L IMPRESSION : DIRECTION DES SERVICES PÉDAGOGIQUES DATE

2 Plan de cours : Mécanique classique Page 2 A) PRÉSENTATION GÉNÉRALE DU COURS Ce cours s'adresse aux étudiantes et étudiants du programme des Sciences de la Nature (200.B0). Il est le premier d'une série de trois cours de physique comprenant: Mécanique classique, Électricité et magnétisme et puis Ondes, optique et physique moderne. Le cours de Mécanique classique a pour objet l'étude du mouvement et ses causes. B) OBJECTIF DU COURS À la fin de ce cours, l'étudiantes et les étudiants seront en mesure d'employer les principes fondamentaux de la Mécanique classique dans la résolution de problèmes généraux et d'analyser, en laboratoire, les principes fondamentaux de la Mécanique classique en suivant un raisonnement rigoureux. C) OBJECTIFS TERMINAUX ET INTERMÉDIAIRES À la fin des quatre (4) séquences de ce cours, les étudiantes et étudiants seront en mesure de: 1 Appliquer les principes fondamentaux de la cinématique pour résoudre des problèmes généraux sur le mouvement d'un corps. 1.1 Effectuer des additions, soustractions, produits scalaires et produits vectoriels de vecteurs en trois dimensions. 1.2 Employer les équations du mouvement rectiligne uniformément accéléré (m.r.u.a.) à un corps libre ou en chute libre. 1.3 Employer les lois du mouvement uniformément accéléré (m.u.a.) à un corps libre ou un corps en mouvement circulaire. 1.4 Employer les lois du mouvement uniformément accéléré (m.u.a.) à un projectile en mouvement vertical ou parabolique. 2 Appliquer les principes fondamentaux de la dynamique pour résoudre des problèmes généraux sur le mouvement d'un corps. 2.1 Employer les lois de Newton pour prédire le mouvement à une ou deux dimensions d'un corps soumis à une ou plusieurs forces incluant possiblement le frottement statique ou cinétique. 2.2 Employer les notions de moment de force et de centre de masse dans les équations d'équilibre statique d'un corps rigide soumis à plusieurs forces. 2.3 Connaître les notions de travail, d'énergie cinétique et de puissance, puis employer le théorème de l'énergie cinétique pour décrire le mouvement d'un corps soumis à une ou plusieurs forces. 2.4 Employer le principe de la conservation de l'énergie à un corps ou un système masse-ressort soumis à une ou plusieurs forces conservatives ou non-conservatives. 3 Appliquer les principes fondamentaux de la Mécanique classique pour résoudre des problèmes généraux sur le mouvement d'un système de particules ou d'un corps rigide en rotation autour d'un axe fixe.

3 Plan de cours : Mécanique classique Page Employer la notion de quantité de mouvement pour un système de deux particules libres en collision élastique à une ou deux dimensions et la notion de centre de masse d'un système de particules ou d'un corps rigide pour décrire le mouvement et l'énergie cinétique du système de particules ou du corps rigide. 3.2 Employer les notions de moment de force, moment cinétique et moment d'inertie pour décrire le mouvement d'un corps rigide en rotation autour d'un axe fixe soumis à une ou plusieurs forces. 3.3 Connaître la loi de gravitation universelle de Newton et les lois de Kepler, puis les employer pour décrire le mouvement des planètes. 4 Acquérir 1 les habiletés nécessaires au traitement et à la présentation des résultats expérimentaux pour l'analyse des principes fondamentaux de la Mécanique classique. 4.1 Exprimer les résultats expérimentaux avec leur incertitude et unités de mesures. 4.2 Présenter les résultats expérimentaux sous forme de tableaux et de graphiques selon les règles. 4.3 Analyser les résultats expérimentaux en suivant un raisonnement rigoureux. 4.4 Rédiger un rapport de laboratoire selon les règles. D) CONTENU Partie 1: Cinématique Chapitre 1: Chapitre 2: Chapitre 3: Introduction et vecteurs Le mouvement rectiligne Mouvement à deux dimensions Partie 2: Dynamique Chapitre 4: Chapitre 5: Chapitre 6: Chapitre 7: Les lois du mouvement Équilibre statique Travail et énergie Énergie potentielle et conservation de l'énergie Partie 3: Systèmes de particules et corps rigides Chapitre 8: Chapitre 9: Chapitre 10: Quantité de mouvement et collisions Rotation d'un corps rigide autour d'un axe fixe Loi de gravitation universelle et mouvement orbital 1 L évaluation de cet objectif est assurée par les rapports de laboratoire et l examen de laboratoire.

4 Plan de cours : Mécanique classique Page 4 Laboratoires Laboratoire n o 1: Calcul d'incertitude Laboratoire n o 2: Mouvement rectiligne uniformément accéléré Laboratoire n o 3: La 2 e loi de Newton Laboratoire n o 4: Équilibre statique Laboratoire n o 5: Moment d'inertie Tests de révisions Test de révision n o 1: Cinématique Test de révision n o 2: Dynamique Test de révision n o 3: Systèmes de particules et corps rigides E) ACTIVITÉS D ENSEIGNEMENT ET D'APPRENTISSAGE Il y aura trois heures de cours magistraux ainsi que deux heures de travaux pratiques ou de laboratoire par semaine. Selon la pondération (3-2-3), l'étudiante et l'étudiant doivent fournir trois heures de travail personnel par semaine. Le travail en laboratoire se fera en équipe de deux. Un rapport de laboratoire par équipe est remis deux semaines après son exécution pour être corrigé. F) ÉVALUATION FORMATIVE ET SOMMATIVE Les étudiantes et étudiants utilisent les périodes de travaux pratiques pour résoudre les exercices du manuel-guide à la fin des chapitres, les exercices recommandés dans le manuel de référence et les tests de révision. Les réponses aux exercices et les solutionnaires des tests de révision sont inclus. Un solutionnaire des exercices dans le manuel de référence se trouve en réserve à la bibliothèque. Le manuel-guide «Mécanique classique - Supplément» et le livre «Physique 1 - Mécanique» écrit par Raymond A. Serway sont employés tout au long de la session. L'achat de ces ouvrages est très fortement conseillé. Ces ouvrages sont disponibles à la COOP du Centre Collégial. Par ailleurs, le contenu intégral du manuel-guide se trouve sur le site web du cours; on peut obtenir une copie pour l imprimer en cliquant sur le lien [ Téléchargement ] au bas de chaque page du site web. Le professeur répondra à toutes les questions (ou presque!) durant les périodes de travaux pratiques et les périodes de disponibilité. La disponibilité du professeur sera assurée au bureau D-111 ou à la salle de préparation de physique C-212. Les postes téléphoniques sont le #36 au bureau et le #20 à la salle de préparation de physique. Il est aussi possible de communiquer avec le professeur à l adresse suivante : rfradett@cstj.net.

5 Plan de cours : Mécanique classique Page 5 Les heures de disponibilité sont : Jour Début Fin lundi mardi mercredi jeudi vendredi La note finale sera calculée à partir des travaux et des examens. Il y aura cinq (5) rapports de laboratoire et quatre (4) examens. La pondération proposée pour les travaux et les examens est : Rapports de laboratoire 25 % total (à l'encre) Examens 1 et 2 45 % total (à livres fermés) Examen 3 25 % (à livres fermés) Examen de laboratoire 5 % (à livres fermés) 100% L examen pour lequel la note de l étudiante ou de l étudiant est la plus haute parmi les examens 1 et 2 comptera pour 25 % et l autre pour 20 %. Une feuille de formule peut être employée lors des examens 1, 2 et 3. Le format de la feuille est 8½" 11", recto-verso. La feuille de formule doit être préparée de la main de l'étudiante ou étudiant. La qualité du français écrit et la présentation seront considérées et auront un poids de 10% pour les examens et les travaux. Une pénalité de 20% sera donnée pour chaque semaine de retard sans motif valable. Tout plagiat, toute tentative de plagiat ou toute collaboration à un plagiat entraîne la note zéro pour l'examen ou le travail en cause, sans possibilité de reprise ou de modification ultérieure. G) CALENDRIER Avis : Cours Ce calendrier peut être modifié au cours de la session. Contenu (nombre de périodes) 21 janv. Présentation du plan de cours (2) 25 janv. Chapitre 1 : Introduction et vecteurs (3) 28 janv. Laboratoire 1 : Calcul d'incertitude (2) 1 fév. Chapitre 1 : Introduction et vecteurs (3)

6 Plan de cours : Mécanique classique Page 6 Cours Contenu (nombre de périodes) 4 fév. Chapitre 2 : Le mouvement rectiligne (2) 8 fév. Chapitre 2 : Le mouvement rectiligne (3) 11 fév. Laboratoire 2 : Mouvement rectiligne uniformément accéléré (2) 15 fév. Chapitre 3 : Mouvement à deux dimensions (3) 18 fév. Test de révision 1 : Cinématique (2) 22 fév. Examen 1 : Cinématique (3) 25 fév. Chapitre 4 : Les lois du mouvement (2) 1 mars Chapitre 4 : Les lois du mouvement (3) 4 mars Laboratoire 3 : La 2 e loi de Newton (2) 8 mars Chapitre 5 : Équilibre statique (3) 11 mars Pas de cours --- Semaine de mise à jour 15 mars Pas de cours --- Semaine de mise à jour 18 mars Chapitre 5 : Équilibre statique (2) 22 mars Chapitre 6 : Travail et énergie (3) 25 mars Laboratoire 4 : Équilibre statique (2) 29 mars Pas de cours --- Pâques 1 avril Pas de cours --- Pâques 5 avril Chapitre 6 : Travail et énergie (3) 8 avril Chapitre 7 : Énergie potentielle et conservation de l'énergie (2) 12 avril Chapitre 7 : Énergie potentielle et conservation de l'énergie (3) 15 avril Test de révision 2 : Dynamique (2)

7 Plan de cours : Mécanique classique Page 7 Cours Contenu (nombre de périodes) 19 avril Examen 2 : Dynamique (3) 22 avril Chapitre 8 : Quantité de mouvement et collisions (2) 26 avril Chapitre 8 : Quantité de mouvement et collisions (3) 29 avril Chapitre 9 : Rotation d'un corps rigide autour d'un axe fixe (2) 3 mai Chapitre 9 : Rotation d'un corps rigide autour d'un axe fixe (3) 6 mai Laboratoire 5 : Moment d'inertie (2) 10 mai Chapitre 10 : Loi de gravitation universelle et mouvement orbital (3) 13 mai Chapitre 10 : Loi de gravitation universelle et mouvement orbital (2) 14 mai Test de révision 3 : Systèmes de particules et corps rigides (3)??? Examen de laboratoire??? Examen 3 : Systèmes de particules et corps rigides H) MÉDIAGRAPHIE Manuel-Guide FRADETTE, Richard, Mécanique classique Supplément, Cégep de St-Jérôme, Page Web FRADETTE, Richard, Mécanique classique Physique 1 Plan de cours, [En ligne]. Adresse URL : cours.cstj.net/ r.f/default.htm Livres ARÈS A., MARCOUX J., Physique Mécanique 101, Montréal, Lidec, 1985, 363p A AUGER, André, Physique mécanique, Sainte-Foy, Le griffon d'argile, 1987, 490p. 681p v.1

8 Plan de cours : Mécanique classique Page 8 BENSON, Harris, Physique I Mécanique, Saint-Laurent, ERPI, 1993, 428p. 530 GAGNON, J.-M., GAUDETTE, R., Guide pour la rédaction d'un rapport scientifique, Montréal, Éditions de la Chenelière, 1994, 89p. GIANCOLI, Douglas C., Mécanique, Montréal, CEC, 1993, 422p. 530 HALLIDAY D., RESNICK R., Mécanique: Physique 1, Montréal, ERPI, 1979, 405p. 530 SERWAY, Raymond A., Physique 1 Mécanique, Montréal, Éditions Études Vivantes, 1996, 422p. B474p v G132g G433p v.1 H188p v S492p v.1