Tables des matières. Chapitre n 1 : ENERGIE DANS UN CHAMP RADIAL

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1 Physique - 7 ème année - Ecole Européenne Tables des matières Chapitre n 1 : ENERGIE DANS UN CHAMP RADIAL I) Terminologie générale et définition : 1) Configurations et états d un système : 2) Définition : II) Rappels sur le champ de gravitation : 1) Loi d'attraction universelle (loi de Newton) : 2) Champ de gravitation : III) Energie potentielle de gravitation dans un champ radial : 1) Rappel de la définition du travail d'une force : a) Travail élémentaire : b) Travail d'une force sur un déplacement fini : 2) Travail fourni par un opérateur : 3) Energie potentielle et potentiel de gravitation : a) Energie potentielle : b) Potentielle de gravitation : 4) Energie mécanique d'un satellite en orbite circulaire autour d'un astre : a) Energie cinétique : b) Energie mécanique : 5) Vitesse de libération : IV) Rappels sur le champ électrique : 1) La loi de Coulomb : 2) Champ électrique créé par une charge ponctuelle : V) Energie électrique dans un champ radial : 1) Travail fourni par un opérateur : 2) Energie potentielle et potentiel électrique : a) Energie potentielle : b) Potentielle électrique : 3) Modèle de l'atome d'hydrogène : a) Energie cinétique : b) Energie mécanique : c) Lien avec la mécanique quantique : Chapitre n 2 : ENERGIE DANS UN CHAMP UNIFORME I) Champ de pesanteur : 1) Force gravitationnelle et poids : 2) Champ de gravitation et champ de pesanteur : 3) Champ de pesanteur uniforme : a) Direction du champ de pesanteur : b) Mesure du champ de pesanteur : c) Conclusion : II) Energie potentielle et potentiel de pesanteur dans un champ uniforme : Ecole Européenne de Francfort Page 1

2 Table des matières 1) Travail fourni par un opérateur : 2) Energie potentielle de pesanteur : 3) Potentiel de pesanteur : III) Energie d'une particule chargée dans un champ électrique uniforme : 1) Champ électrique uniforme : 2) Potentiel et différence de potentiel électrique dans un champ électrique uniforme : a) Travail fourni par un opérateur : b) Différence de potentiel : 3) Accélération d'une particule chargée dans un champ électrique uniforme : Chapitre n 3 : MOUVEMENT DANS UN CHAMP I) Mouvement d un satellite dans le champ de gravitation d un astre : 1) Les deux premières lois de Kepler : 2) Orbite circulaire : a) Troisième loi de Kepler : b) Satellite géostationnaire : II) Mouvement d un objet dans le champ de pesanteur uniforme de la Terre : 1) Lois horaires : 2) Définitions balistiques : III) Mouvement d une particule chargée dans un champ électrique uniforme : 1) Accélération d'une particule chargée : a) Conditions initiales : b) Théorème de l'énergie cinétique : 2) Déviation d une particule chargée : a) Etude de la trajectoire : b) Application à l'oscilloscope : Chapitre n 4 : ACTION D'UN CHAMP MAGNETIQUE UNIFORME I) Champ magnétique créé par un solénoïde et des bobines de Helmholtz : 1) Solénoïde et bobine : 2) Bobines de Helmholtz : 3) Champ magnétique uniforme : II) Produit vectoriel de deux vecteurs : 2) Cas particuliers : III) Force de Laplace, rappels : 1) Action d'un champ magnétique sur un courant : 2) Application de la force de Laplace : IV) Force magnétique (de Lorentz) : 1) Mise en évidence : 2) Force de Lorentz : Page 2 Christian BOUVIER

3 Physique - 7 ème année - Ecole Européenne 3) Variation de la vitesse de la particule : V) Mouvement d une particule chargée dans un champ magnétique uniforme : 1) Cas particulier : a) Trajectoire : b) Vitesse angulaire, période, fréquence : 2) Cas général : Chapitre n 5 : ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES I) Différents types d ondes mécaniques progressives : 2) Ondes transversales : 3) Ondes longitudinales : II) Phénomène de propagation : 1) Milieu de propagation : 2) Dimension d un milieu : 3) Notion de front d onde : 4) Signal propagé par l onde : 5) Energie propagée par l onde : III) Célérité d une onde : 1) Retard : 2) Définition de la célérité : a) Cas d un milieu à 1 dimension : b) Cas d un milieu à 2 ou3 dimensions : 3) Facteurs influençant la célérité : IV) Propriétés des ondes : 1) Superposition : 2) Réflexion : 3) Equation de propagation : 4) Equation d'onde : Chapitre n 6 : ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES PERIODIQUES I) Phénomènes périodiques : 2) Instruments de mesure du temps : 3) Décomposition en séries sinusoïdales : a) Série de Fourier : b) Spectre : II) Ondes progressives périodiques : 2) Double périodicité : a) Périodicité temporelle : Ecole Européenne de Francfort Page 3

4 Table des matières b) Périodicité spatiale : III) Ondes progressives sinusoïdales : 2) Périodicité spatiale ou longueur d onde : 3) Longueur d onde et mouvement des points du milieu : 4) Milieu à 2 ou 3 dimensions : a) Phénomène de dilution : b) "Surface d'onde" : 5) Onde plane dans un milieu à 3 dimensions : IV) Effet Doppler (non relativiste) : 1) Source immobile : 2) Source en mouvement : V) Réfraction et réflexion d'une onde : 2) Expérience : 3) Loi de la réfraction : VI) Phénomène de dispersion : 2) Conséquences : VII) Phénomène de diffraction : 1) Théorème de Huygens : 2) Expérience : VIII) Phénomène d'interférence : 1) Expérience : 2) Interprétation intuitive du phénomène : 3) Etude mathématique dans un cas simplifié : a) Hypothèses : b) Amplitude maximum, amplitude minimum et points en phase : c) Conclusion : IX) Ondes stationnaires dans un milieu à une dimension : 2) Etude mathématique simplifiée : a) Présentation : b) Réflexion totale : c) Réflexion partielle : X) Ondes stationnaires résonnantes : 1) Considérations générales : 2) Etude mathématique simplifiée : a) Extrémités S et P "fixes" : b) Extrémités S et P "libres" : c) Extrémité S "fixe" et P "libres" (ou inversement) : 3) Applications : Page 4 Christian BOUVIER

5 Physique - 7 ème année - Ecole Européenne Chapitre n 7 : ONDES ELECTROMAGNETIQUES I) Notion d onde électromagnétique : 1) Introduction : 2) Description ondulatoire : a) Représentation schématique : b) Célérité (ou vitesse) de propagation : c) Fréquence et longueur d onde : II) Aspect géométrique de la propagation de la lumière : 1) Propagation rectiligne de la lumière : 2) indice de réfraction : 3) Les lois de Descartes : 4) Dispersion de la lumière : a) Définition : b) Etude de la dispersion par un prisme : III) Aspect ondulatoire de la propagation de la lumière : 1) Diffraction de la lumière : a) Expérience : b) Résultats : c) Démonstration à partir du principe ondulatoire de Huygens : 2) Interférences lumineuses : a) Présentation : b) Expérience : c) Résultats : d) Démonstration géométrique : e) Principe ondulatoire de Huygens : 3) Diffraction par un réseau : a) Réseau : b) Etude géométrique : c) Dispersion par un réseau : IV) Mouvement relatif de la source et de l'observateur : 1) Ondes mécaniques : 2) Effet Doppler-Fizeau : a) Mécanique classique : b) Mécanique relativiste : c) Ordres de grandeur : 3) Largeur des raies spectrales : Chapitre n 8 : DUALITE ONDE CORPUSCULE I) Introduction : II) L'effet photoélectrique : 1) Présentation de l'expérience : 2) Résultats de l'expérience : a) Résultats qualitatifs : Ecole Européenne de Francfort Page 5

6 Table des matières b) Influence de la tension accélératrice : c) Influence de la puissance lumineuse : d) Influence de la fréquence de la lumière : 3) Interprétation : a) Potentiel d'arrêt : b) Travail d'extraction : c) Le photon : III) Quantité de mouvement du photon : 1) Introduction : a) Energie en mécanique relativiste : b) Quantité de mouvement en mécanique relativiste : c) Relation entre énergie et quantité de mouvement : d) Cas du photon : 2) Effet Compton : a) Présentation de l'expérience : b) Résultats : c) Interprétation : 3) Diffusion Thomson : IV) Théorie ondulatoire de la matière : 1) Hypothèse de Louis De Broglie : 2) Diffraction des électrons : a) Expérience de Davisson et Germer : b) Interprétation : 3) Applications : a) Généralités : b) Diffraction des électrons : c) Diffraction des neutrons : Chapitre n 9 : PHYSIQUE ATOMIQUE I) Les spectres optiques : 1) Les sources thermiques : 2) Les sources à décharges : II) Modèle atomique : 1) Modèle planétaire : a) Problèmes posés : b) Le système Terre-satellite : c) Système atomique : 2) Modèle de Bohr : 3) Notion sur le modèle quantique : 4) Diagramme d'énergie : 5) Application de l'analyse spectrale : III) Structure électronique de l'atome : 1) Cas particulier de l'atome d'hydrogène : Page 6 Christian BOUVIER

7 Physique - 7 ème année - Ecole Européenne a) Etude expérimentale du spectre de l'hydrogène : b) Etude théorique simplifiée de l'atome d'hydrogène : c) Lien avec la mécanique quantique : 2) Nombres quantiques et modèle orbital de l'atome : a) Nombre quantique principal n : b) Nombre quantique orbital l : c) Nombre quantique azimutal m : d) Nombre quantique de spin : IV) Principe de Pauli et représentation des configurations électroniques : 1) Principe d'exclusion de Pauli : 2) Remplissage des couches électroniques et tableau périodique : 3) Forme des orbitales atomiques : Chapitre n 10 : PHYSIQUE NUCLEAIRE I) Stabilité et instabilité des noyaux : 1) Composition du noyau : 2) Eléments et nucléides : 3) Unité de masse atomique : 4) Stabilité des noyaux : II) Réactions nucléaires : 1) Définitions : 2) Les radioactivités : a) Radioactivités α : b) Radioactivités β : c) Radioactivités γ : 3) Effets biologiques des rayonnements : III) Etude statistique de la radioactivité : 1) Caractère aléatoire d'une désintégration : 2) Loi de décroissance radioactive : a) Constante radioactive : b) Loi de décroissance : c) Demi-vie ou période radioactive : d) Constante de temps : e) Activité radioactive : IV) Familles radioactives : V) Equivalence masse-énergie : 1) L'énergie de masse : 2) Défaut de masse : 3) Energie de liaison : 4) Energie moyenne de liaison par nucléon : 5) Courbe d'aston et conséquences : VI) Fusion et fission : 1) réactions nucléaires provoquées : Ecole Européenne de Francfort Page 7

8 Table des matières 2) Fission nucléaire : 3) Fusion nucléaire : VII) Bilan de masse ou d'énergie d'une réaction nucléaire : 1) Donnée des masses : 2) Donnée des énergies de liaison par nucléon : Approfondissement n 1 : METHODE D'EULER I) Forces exercées par un fluide : 1) Poussée d'archimède : 2) Frottement fluide : II) Chute verticale d'un solide dans un fluide : 1) Equation différentielle : 2) Résolution de l'équation différentielle : a) Méthode numérique d'euler : b) Méthode analytique : 3) Vitesse limite : 4) Temps caractéristique ou constante de temps : Approfondissement n 2 : MOUVEMENT DES PLANETES I) La pomme et la Lune : II) Le mouvement des planètes : 1) Les principaux éléments d'une orbite : 2) Les lois de Képler : 3) La loi de Newton : 4) Attraction universelle : III) Mouvement d'un satellite : 1) Système isolé : 2) Réduction canonique : 3) Cas d'un satellite : 4) Etude du mouvement d'un satellite dans le champ de gravitation d'un astre : 5) Discussion : a) Astres en interaction, de masses comparables : b) Influence des autres astres : c) Points de Lagrange : 6) Satellites artificiels de la Terre : a) Eléments de l'orbite d'un satellite : b) Satellite géostationnaire : IV) Formule de Binet : V) Les coniques : 1) Excentricité et paramètre : 2) Equation polaire d'une conique avec origine au foyer : Page 8 Christian BOUVIER

9 Physique - 7 ème année - Ecole Européenne 3) Cas de l'ellipse et du cercle : 4) Cas de la parabole et de l'hyperbole : 5) Définition géométrique : a) Cercle : b) Ellipse : c) Parabole : d) Hyperbole : Approfondissement n 3 : PHENOMENES DES MAREES I) Théorie simplifiée : 1) Calculs théoriques : a) Référentiels : b) Objet à la surface de la Terre : c) Influence de la Lune : d) Influence du Soleil : e) Explication qualitative : 2) Fréquence des marées : 3) Amplitude des marées : a) La lunaison : b) Inclinaison de l'axe de rotation de la Terre : c) Ellipticité de l'orbite de la Lune : d) Force centrifuge : e) Phénomène de résonance : II) Effets des marées : 1) Marée crustale : 2) Modification des vitesses de rotation : III) Généralisation du phénomène : 1) Synchronisme : a) Orbite synchrone : b) Rotation synchrone : 2) Limite de Roche : 3) Autres effets : 4) Précession et nutation : Approfondissement n 4 : PHENOMENES ATMOSPHERIQUES I) Introduction aux phénomènes météorologiques : 1) Bilan énergétique global moyen de l'atmosphère : 2) Transferts d'énergie et mouvement des masses d'air : 3) Stabilité d'une masse d'air : 4) L'humidité : 5) Formation de certains nuages : 6) Effet de fœhn : II) Théorie simplifiée de l'arc-en-ciel : 1) Lumière monochromatique : 2) Lumière blanche Ecole Européenne de Francfort Page 9

10 Table des matières : Page 10 Christian BOUVIER