Transcript Programme de colles de physique Semaine du 6 au 10 octobre

Lycée Sainte Geneviève
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Programme de colles de physique
Semaine du 6 au 10 octobre
Dynamique du point dans un référentiel non galiléen
Les lois de la mécanique en référentiel non galiléen : théorème de la quantité de mouvement, théorème du moment
cinétique, théorèmes énergétiques dans un référentiel non galiléen (la force d’inertie de Coriolis ne travaille pas,
énergie potentielle dont dérive la force d’inertie d’entraînement dans le cas où le référentiel non galiléen considéré
est en rotation uniforme autour d’un axe dans le référentiel galiléen de référence).
Exemples de référentiels en translation : airbus A300-0G et pendule avec point d’attache en translation sinusoïdale.
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Exemples de référentiels en rotation uniforme : manège des chaises volantes (en négligeant la 𝐹u� 𝑐 pour avoir un
mouvement limité au plan en rotation synchrone avec le manège), centrifugeuse de la foire du trône, jeu de balle dans
un manège.
Mécanique terrestre
Le champ de gravitation : champ et force de gravitation crée par un point matériel (en attendant la magnétostatique,
on admet que le champ gravitationnel créé par un astre sphérique est le même que celui d’un point matériel situé en son
centre et portant tout la masse, énergie potentielle et potentiel gravitationnel.
Présentation des référentiels de Copernic, de Kepler (héliocentrique), géocentrique et terrestre. Définition du jour
sidéral, détermination de la vitesse angulaire de la Terre autour de l’axe des pôles
Le référentiel terrestre : définition, expression du TQM dans ℛu� , expression du poids, influence qualitative (en norme
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et direction) de la composante centrifuge de 𝐹 u�u� sur #»
𝑔 , influence de la pseudo-force d’inertie de Coriolis.
Exemples : déviation vers l’est dans le cas d’une chute libre (résolution avec la méthode des perturbations), phénomènes
météorologiques (explication du sens d’enroulement des ouragans).
Caractère galiléen approché du référentiel géocentrique : expression du TQM dans ℛu� , terme différentiel (ou de
marée) (le calcul du terme de marée en tout point de la surface de la Terre a été fait), théorie statique des marées (cette
partie a été vue dans une analyse documentaire)
Rappels des relations pour les systèmes
Grandeurs cinétiques : quantité de mouvement, moment cinétique et énergie cinétique, cas d’un solide en rotation
autour d’un axe fixe.
Forces intérieures et extérieures : la résultante des forces intérieures et le moment résultants sont nuls, la puissance
des forces intérieures ne dépend pas du référentiel et est généralement non nulle, expression de la puissance dans le
cas d’un solide en rotation autour d’un axe fixe.
Les théorèmes de la dynamique : théorèmes de la quantité de mouvement, du moment cinétique et de l’énergie
cinétique/mécanique.
Ne sont plus au programme :
• les théorèmes de Koenig,
• le référentiel barycentrique,
• la particule fictive,

• la formule de Varignon.
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Étude descriptive d’un véhicule à roues
Rappels : lois de Coulomb du frottement solide.
Condition de roulement sans glissement.
Dans le cadre du programme, on se limite - en cours - à un véhicule en mouvement rectiligne uniforme, un exercice a été
fait avec un véhicule en accélération uniforme.
Étude d’un véhicule tracté : modélisation, étude dynamique, bilan énergétique.
Étude d’un véhicule à moteur : modélisation, étude dynamique, bilan énergétique.

La notion de vitesse de glissement n’est plus au programme.
Compléments de statique des fluides
Tout exercice de statique des fluides de sup’ est bien évidemment au programme.
Rappels : équivalent volumique des forces de pressions, principe de la statique en référentiel galiléen.
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Principe de la statique en référentiel non galiléen : prise en compte de la 𝐹u�u� , exemple (cas du récipient en rotation
uniforme autour de son axe de symétrie, allure de la surface libre).
Description d’un fluide en mouvement
Phase fluide : définition, approximation des milieux continus.
Approches lagrangienne et eulerienne en cinématique des fluides : lignes de courant (l’approche lagrangienne n’étant
pas explicitement au programme, les trajectoires n’ont pas été traitées). Cas du régime stationnaire : le caractère
stationnaire d’un écoulement dépend du référentiel, les trajectoires et lignes de courant sont confondues.
Conservation de la masse : débit massique et volumique, dérivée particulaire de la masse volumique, bilan de masse
(cas unidimensionnel et généralisation en 3D), cas de l’écoulement incompressible (conservation du débit volumique)
et du fluide incompressible (conservation des débits massique et volumique).
Accélération d’une particule de fluide, écoulement irrotationnel : il existe un potentiel des vitesses.
Exemple d’écoulement incompressible irrotationnel : écoulement autour d’un cylindre.
Exemples d’écoulements rotationnels : écoulement de cisaillement (détermination de la vitesse de rotation de la
particule de fluide et identification au vecteur tourbillon) et tourbillon de Rankine (caractérisation de l’écoulement en
tout point de l’espace).
Dynamique des fluides (cours uniquement)
Actions de contact dans un fluide en mouvement : force de viscosité dans un fluide newtonien, équivalent volumique
des forces de viscosité établi dans un cas unidimensionnel, généralisation admise pour tout écoulement incompressible.
Conditions aux limites cinématique et dynamique.
Équation de Navier-Stokes, application aux écoulements de Couette plan et de Poiseuille cylindrique (dans ce cas, le
laplacien en cylindriques doit être donné), loi de Poiseuille, résistance hydrodynamique.
Nombre de Reynolds : obtenu par comparaison des termes de diffusion et de convection de quantité de mouvement,
loi de similitude entre deux écoulements (deux écoulements sont identiques s’ils ont même nombre de Reynolds),
couche limite et modèle du fluide parfait.
TP :
Mesures d’impédance : utilisation de la sonde différentielle ou du transformateur d’isolement.
Focométrie : réglage et utilisation des appareils (viseur, lunette de visée à l’infini et collimateur), méthode directe de
détermination d’une distance focale, méthode de Bessel, incertitudes.
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