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Description illustration de l'article

MU5CI954

Mécanique – Thermodynamique

 

Mots clés : Cinématique et dynamique du point et du solide, oscillateurs, forces centrales, forces d’inertie, premier et second principes, machines thermiques, changements d’état, phénomènes de transport.

Responsable

Emmanuel BAUDIN, MCF, laboratoire Pierre Aigrin, ENS

ECTS

Cours

TD

TP

Tutorat

Ecrit

CC

TP

Oral

Eval. répartie

6

24

16

20

 

70

 

30

 

non

Descriptif de l’UE

Cette UE s’adresse à des étudiants préparant l’agrégation de physique-chimie option chimie, ayant donc des bases en mécanique et en thermodynamique mais nécessitant des rappels et des approfondissements. Les fondamentaux sont revus en cours. Les travaux dirigés permettent alors d’assurer une maîtrise opérationnelle des lois et principes en vue de l’écrit de l’agrégation mais aussi d’aller plus loin en constituant une culture en physique qui donne du recul aux élèves sur les notions étudiées. Les travaux pratiques sont l’occasion de contextualiser les cours grâce à des applications concrètes.

Objectifs d’apprentissage

Au terme de l’UE, l’étudiant établit, reconnait et résout l’équation différentielle qui caractérise un oscillateur harmonique libre ou forcé. Il caractérise le mouvement d’un système dans un champ de force centrale conservatif. Il détermine l’état d’équilibre thermodynamique d’un système soumis à des contraintes extérieures. Il Analyse une machine thermique réelle et la modéliser par une machine cyclique ditherme. D’un point de vue expérimental, l’étudiant met en œuvre des protocoles illustrant les lois de conservation en mécanique ou permettant de mesurer les coefficients calorimétriques.

PrErequis

Avant de suivre cette UE, l’étudiant aura soin de suivre/revoir les bases des mathématiques, de la mécanique et de la thermodynamique à niveau L2. En particulier, connaître les notions de différentielle, dérivée partielle et totale, savoir résoudre une équation différentielle du premier degré, connaître la notion d’énergie, savoir faire des bilans d’énergie sur un système et connaître la notion d’irréversibilité.

Langue(1)

Cours, TD, TP

Documents

Bibliographie

Français

Français

FR

FR-EN

(1) D’une manière générale, les documents de cours sont à rédiger en anglais. Les sujets d’examen sont en anglais ou accompagnés d’une explication en anglais s’il y a des étudiants non francophones.

Fonctionnement de l’UE

 

Cette UE est découpée en trois parties : le TD-cours de mécanique assuré par un premier enseignant, le TD-cours de thermodynamique assuré par un deuxième et enfin des séances de TP surveillées par les divers membres de l’équipe pédagogique.

Concernant la partie mécanique, les cours et TD sont répartis en séances de deux heures avec les thématiques suivantes : cinématique, principe fondamental de la dynamique, énergies et portraits de phase, oscillateur harmonique, moment cinétique, forces centrales et changement de référentiel.
Les TP sont répartis en séances de quatre heures au cours desquelles les étudiants réalisent des expériences de chute libre (filmée ou non), vérifient la conservation du moment cinétique lors d’un choc entre mobiles autoporteurs, et étudient le comportement d’oscillateurs (simples, couplés, forcés).

Concernant la partie thermodynamique, les cours et TD sont répartis en séances de deux heures et illustrent les notions suivantes : description d’un système et de transformations thermodynamiques, théorie cinétique des gaz, premier principe pour un système fermé et extension au système ouvert, second principe et irréversibilité, machines thermiques dithermes, changements d’état, phénomènes de transport.

Les TP sont répartis en séances de quatre heures au cours desquelles les étudiants mesurent des coefficients calorimétriques, étudient les changements d’état et abordent les phénomènes de transport de manière qualitative (convection, rayonnement) et quantitative (mesure de la conductivité thermique ou du coefficient de diffusion)