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Chapitre P0: rappels de 1e sur les ondes
Décrire, dans le cas d’une onde mécanique progressive, la propagation d'une perturbation mécanique d'un milieu dans l'espace et au cours du temps : houle, ondes sismiques, ondes sonores, etc. Expliquer, à l’aide d’un modèle qualitatif, la propagation d'une perturbation mécanique dans un milieu matériel. Produire une perturbation et visualiser sa propagation dans des situations variées, par exemple : onde sonore, onde le long d’une corde ou d’un ressort, onde à la surface de l'eau. Exploiter la relation entre la durée de propagation, la distance parcourue par une perturbation et la célérité, notamment pour localiser une source d’onde. Déterminer, par exemple à l’aide d’un microcontrôleur ou d’un smartphone, une distance ou la célérité d’une onde. Illustrer l’influence du milieu sur la célérité d’une onde. Distinguer périodicité spatiale et périodicité temporelle. Justifier et exploiter la relation entre période, longueur d'onde et célérité. Déterminer les caractéristiques d'une onde mécanique périodique à partir de représentations spatiales ou temporelles. Déterminer la période, la longueur d'onde et la célérité d'une onde progressive sinusoïdale à l'aide d'une chaîne de mesure.
Chapitre P1: atténuation des ondes sonores
Exploiter l'expression donnant le niveau d’intensité sonore d’un signal.Illustrer l'atténuation géométrique et l'atténuation par absorption.Capacité mathématique : Utiliser la fonction logarithme décimal et sa fonction réciproque.
Chapitre P2: l'effet Doppler
Décrire et interpréter qualitativement les observations correspondant à une manifestation de l’effet Doppler.Établir l’expression du décalage Doppler dans le cas d’un observateur fixe, d’un émetteur mobile et dans une configuration à une dimension.Exploiter l’expression du décalage Doppler dans des situations variées utilisant des ondes acoustiques ou des ondes électromagnétiques.Exploiter l’expression du décalage Doppler en acoustique pour déterminer une vitesse.
Chapitre P3: diffraction
Caractériser le phénomène de diffraction dans des situations variées et en citer des conséquences concrètes.Exploiter la relation exprimant l’angle caractéristique de diffraction en fonction de la longueur d'onde et de la taille de l'ouverture.Illustrer et caractériser qualitativement le phénomène de diffraction dans des situations variées.Exploiter la relation donnant l’angle caractéristique de diffraction dans le cas d’une onde lumineuse diffractée par une fente rectangulaire en utilisant éventuellement un logiciel de traitement d'image.
Chapitre P4: interférences
Caractériser le phénomène d’interférences de deux ondes et en citer des conséquences concrètes.Établir les conditions d’interférences constructives et destructives de deux ondes issues de deux sources ponctuelles en phase dans le cas d'un milieu de propagation homogène.Tester les conditions d’interférences constructives ou destructives à la surface de l’eau dans le cas de deux ondes issues de deux sources ponctuelles en phase.Prévoir les lieux d’interférences constructives et les lieux d’interférences destructives dans le cas des trous d’Young, l’expression linéarisée de la différence de chemin optique étant donnée. Établir l’expression de l’interfrange.Exploiter l’expression donnée de l'interfrange dans le cas des interférences de deux ondes lumineuses, en utilisant éventuellement un logiciel de traitement d'image.Capacité numérique : Représenter, à l’aide d’un langage de programmation, la somme de deux signaux sinusoïdaux périodiques synchrones en faisant varier la phase à l'origine de l'un des deux.
Chapitre P5: la lunette astronomique
Représenter le schéma d’une lunette afocale modélisée par deux lentilles minces convergentes ; identifier l’objectif et l’oculaire.Représenter le faisceau émergent issu d'un point objet situé « à l’infini » et traversant une lunette afocale.Établir l’expression du grossissement d’une lunette afocale.Exploiter les données caractéristiques d’une lunette commerciale.Réaliser une maquette de lunette astronomique ou utiliser une lunette commerciale pour en déterminer le grossissement.Vérifier la position de l'image intermédiaire en la visualisant sur un écran.
Chapitre P6: la radioactivité
Déterminer, à partir d’un diagramme (N,Z), les isotopes radioactifs d’un élément. Utiliser des données et les lois de conservation pour écrire l’équation d’une réaction nucléaire et identifier le type de radioactivité. Établir l’expression de l’évolution temporelle de la population de noyaux radioactifs. Exploiter la loi et une courbe de décroissance radioactive. Capacité mathématique : Résoudre une équation différentielle linéaire du premier ordre à coefficients constants. Expliquer le principe de la datation à l’aide de noyaux radioactifs et dater un événement. Citer quelques applications de la radioactivité dans le domaine médical. Citer des méthodes de protection contre les rayonnements ionisants et des facteurs d’influence de ces protections.
Chapitre P7: décrire un mouvement
Définir le vecteur vitesse comme la dérivée du vecteur position par rapport au temps et le vecteur accélération comme la dérivée du vecteur vitesse par rapport au temps. Établir les coordonnées cartésiennes des vecteurs vitesse et accélération à partir des coordonnées du vecteur position et/ou du vecteur vitesse. Citer et exploiter les expressions des coordonnées des vecteurs vitesse et accélération dans le repère de Frenet, dans le cas d’un mouvement circulaire. Caractériser le vecteur accélération pour les mouvements suivants : rectiligne, rectiligne uniforme, rectiligne uniformément accéléré, circulaire, circulaire uniforme. Réaliser et/ou exploiter une vidéo ou une chronophotographie pour déterminer les coordonnées du vecteur position en fonction du temps et en déduire les coordonnées approchées ou les représentations des vecteurs vitesse et accélération. Capacité numérique : Représenter, à l’aide d’un langage de programmation, des vecteurs accélération d’un point lors d'un mouvement. Capacité mathématique : Dériver une fonction.
Chapitre P8: mouvement dans un champ uniforme
Justifier qualitativement la position du centre de masse d’un système, cette position étant donnée. Discuter qualitativement du caractère galiléen d’un référentiel donné pour le mouvement étudié. Utiliser la deuxième loi de Newton dans des situations variées pour en déduire : - le vecteur accélération du centre de masse, les forces appliquées au système étant connues ; - la somme des forces appliquées au système, le mouvement du centre de masse étant connu.Montrer que le mouvement dans un champ uniforme est plan. Établir et exploiter les équations horaires du mouvement. Établir l’équation de la trajectoire. Discuter de l’influence des grandeurs physiques sur les caractéristiques du champ électrique créé par un condensateur plan, son expression étant donnée. Décrire le principe d’un accélérateur linéaire de particules chargées. Exploiter la conservation de l’énergie mécanique ou le théorème de l’énergie cinétique dans le cas du mouvement dans un champ uniforme. Utiliser des capteurs ou une vidéo pour déterminer les équations horaires du mouvement du centre de masse d’un système dans un champ uniforme. Étudier l’évolution des énergies cinétique, potentielle et mécanique. Capacité numérique : Représenter, à partir de données expérimentales variées, l’évolution des grandeurs énergétiques d’un système en mouvement dans un champ uniforme à l’aide d’un langage de programmation ou d’un tableur. Capacités mathématiques : Résoudre une équation différentielle, déterminer la primitive d’une fonction, utiliser la représentation paramétrique d’une courbe.
Chapitre P9: mouvement dans un champ de gravitation
Citer et exploiter les expressions des coordonnées des vecteurs vitesse et accélération dans le repère de Frenet, dans le cas d’un mouvement circulaire.Déterminer les caractéristiques des vecteurs vitesse et accélération du centre de masse d’un système en mouvement circulaire dans un champ de gravitation newtonien.Établir et exploiter la troisième loi de Kepler dans le cas du mouvement circulaire.Capacité numérique : Exploiter, à l’aide d’un langage de programmation, des données astronomiques ou satellitaires pour tester les deuxième et troisième lois de Kepler.
Chapitre P10: dynamique des systèmes électriques
Relier l’intensité d’un courant électrique au débit de charges.Identifier des situations variées où il y a accumulation de charges de signes opposés sur des surfaces en regard.Citer des ordres de grandeur de valeurs de capacités usuelles.Identifier et tester le comportement capacitif d'un dipôle.Illustrer qualitativement, par exemple à l'aide d'un microcontrôleur, d’un multimètre ou d'une carte d'acquisition, l'effet de la géométrie d'un condensateur sur la valeur de sa capacité.Établir et résoudre l'équation différentielle vérifiée par la tension aux bornes d’un condensateur dans le cas de sa charge par une source idéale de tension et dans le cas de sa décharge.Expliquer le principe de fonctionnement de quelques capteurs capacitifs.Étudier la réponse d’un dispositif modélisé par un dipôle RC.Déterminer le temps caractéristique d'un dipôle RC à l’aide d’un microcontrôleur, d’une carte d’acquisition ou d’un oscilloscope.Capacité mathématique : Résoudre une équation différentielle linéaire du premier ordre à coefficients constants avec un second membre constant
Chapitre P11: l'énergie, conversion et transferts
Citer les différentes contributions microscopiques à l’énergie interne d’un système.Prévoir le sens d’un transfert thermique.Distinguer, dans un bilan d’énergie, le terme correspondant à la variation de l’énergie du système des termes correspondant à des transferts d’énergie entre le système et l’extérieur.Exploiter l’expression de la variation d’énergie interne d’un système incompressible en fonction de sa capacité thermique et de la variation de sa température pour effectuer un bilan énergétique.Effectuer l’étude énergétique d’un système thermodynamique.Caractériser qualitativement les trois modes de transfert thermique : conduction, convection, rayonnement.Exploiter la relation entre flux thermique, résistance thermique et écart de température, l’expression de la résistance thermique étant donnée.Effectuer un bilan quantitatif d’énergie pour estimer la température terrestre moyenne, la loi de Stefan-Boltzmann étant donnée.Discuter qualitativement de l’influence de l’albédo et de l’effet de serre sur la température terrestre moyenne.Effectuer un bilan d’énergie pour un système incompressible échangeant de l’énergie par un transfert thermique modélisé à l’aide de la loi de Newton fournie. Établir l’expression de la température du système en fonction du temps.Suivre et modéliser l’évolution de la température d’un système incompressible.Capacité mathématique : Résoudre une équation différentielle linéaire du premier ordre à coefficients constants avec un second membre constant.
Chapitre P12: effet photoélectrique
Décrire l’effet photoélectrique, ses caractéristiques et son importance historique.Interpréter qualitativement l’effet photoélectrique à l’aide du modèle particulaire de la lumière.Établir, par un bilan d'énergie, la relation entre l’énergie cinétique des électrons et la fréquence.Expliquer qualitativement le fonctionnement d’une cellule photoélectrique.Citer quelques applications actuelles mettant en jeu l’interaction photon-matière (capteurs de lumière, cellules photovoltaïques, diodes électroluminescentes, spectroscopies UV-visible et IR, etc.).Déterminer le rendement d’une cellule photovoltaïque.
Chapitre P13: mouvement d'un fluide
Expliquer qualitativement l’origine de la poussée d’Archimède.Utiliser l’expression vectorielle de la poussée d’Archimède.Mettre en oeuvre un dispositif permettant de tester ou d’exploiter l’expression de la poussée d’Archimède.Exploiter la conservation du débit volumique pour déterminer la vitesse d’un fluide incompressible.Exploiter la relation de Bernoulli, celle-ci étant fournie, pour étudier qualitativement puis quantitativement l'écoulement d'un fluide incompressible en régime permanent.Mettre en oeuvre un dispositif expérimental pour étudier l’écoulement permanent d’un fluide et pour tester la relation de Bernoulli.
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