Matière abordée au cours de physique, semaine après semaine

Billaz Stéphane

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Matière abordée au cours de physique, semaine après semaine

PHYS-G-101 Stéphane Swillens: 2010/2011

semaine du

20/9 (4h)

Introduction

: approche de la physique par l'observation: quelques manips en exemple, Newton

dans un caddie. Masse d'inertie, masse gravitationnelle.

Cinématique

: mouvement dans l'espace, notions d'intervalle, de position, d'espace parcouru;

description vectorielle, somme vectorielle, repère orthonormé, projections et composantes

vectorielles; passage d'un problème N dim à N problèmes 1 dim; formalisme à 1D, x



v



a: calcul

de pente et de dérivée, a



v



x: calcul de surface et d'intégrale, conditions initiales;

27/9 (4h) orientation des vecteurs vitesse et accélération; techniques de résolution d'applications graphiques et

analytiques à 1D; équations du MRUA; application 2D: lancer d'une boule de pétanque.

Dynamique

: 3 lois de Newton; forces (fondamentales) gravitationnelle, électrique, nucléaires forte

et faible; forces de contact entre solides: description sur base de l'observation);

4/10 (4h) techniques de résolution d'un problème de dynamique; application: glissement d'un objet sur un

plan incliné; Réponses aux questions.

notion de poids et de poids effectif: effet de l'accélération; applications: poids effectif d'un objet

dans l'ascenseur (problème à 1D), dans le cas particulier de la chute libre, dans une fusée (en

absence d'attraction gravitationnelle



principe d'équivalence), dans une voiture (problème à 2D)

Statique

: mise en mouvement de rotation; introduction du moment de force par l'observation d'une

expérience (2 planches tournant autour d'un axe et reliées par un

ressort);

11/10 (4h) produit vectoriel et techniques associées (règle du tire-bouchon); calcul du moment de force; mise

en équations de l'état d'équilibre de translation et de rotation; la bouteille sur le plateau du barman;

applications: grimpeur immobile sur paroi verticale; description du centre de gravité (CG) par

l'observation; centre de gravité et centre de masse; coordonnées du centre de gravité: démonstration;

application: CG du système terre-lune; haltères dissymétriques; la barre qui glisse sur les doigts.

18/10 (4h)

Mouvement circulaire

: introduction intuitive sur la cause du mouvement circulaire d'un point

matériel; effets d'une force oblique par rapport à la trajectoire: composantes parallèle et

perpendiculaire de la force en relation avec les variations de grandeur et d'orientation de la vitesse;

force centripète ou radiale: exemples d'objets en mouvement circulaire et nature physique de la

force centripète;

définition des variables angulaires, rappel sur le radian, orientation et sens des vecteurs vitesse et

accélération angulaires; équations cinématiques pour le MCUA;

équation de la dynamique dans la direction tangentielle conduisant à "I



=



";

définition du moment d'inertie pour un point matériel (mR

2

), extension du concept aux corps solides

(propriété d'additivité du moment d'inertie), cylindre tournant autour de différents axes;

application: chute du yo-yo;

équation de la dynamique dans la direction radiale: "ma

rad

=F

rad

", démonstration géométrique de

a

rad

=v

2

/R; applications concernant la force centripète: satellite en orbite (3ème loi de Képler);

voiture tournant dans un plan horizontal;

25/10 (4h) effet ressenti dans un métro roulant selon une trajectoire circulaire; pendule tournant dans un plan

horizontal, centrifugeuse, calcul et analyse du poids effectif dans ces différents systèmes; le

mouvement circulaire pour générer des états d'apesanteur dans un champ de gravitation ou de

pesanteur artificielle en absence d'un champ de gravitation.

Travail, énergie, puissance

: introduction intuitive de la notion de travail (glissement sans

frottement d'un objet sur un plan incliné) et de son expression par le produit scalaire;

effet du travail: modification de l'énergie cinétique (translation et rotation); force gravitationnelle

comme force conservative; énergie potentielle gravitationnelle à la surface terrestre;

principe de conservation d'énergie: énergies totale et mécanique;

mise en équation et technique de résolution; applications: objet glissant sans frottement sur un plan

incliné, un bloc glissant sur un plan horizontal tiré par un bloc tombant à la verticale et relié par un

câble entraînant une poulie;

définition de la puissance, formulation particulière faisant intervenir la vitesse; application: voiture

montant une côte;