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Licence Sciences, Technologies, Santé
PREMIÈRE ANNÉE - CYCLE D'INTÉGRATION

Physique 1 - Concepts et méthodes de la physique pour MIPI

code de l'UE : 1P001 - (6 ECTS)

 

  1. Responsables de l'UE
  2. Secrétariat
  3. Objectifs du cours
  4. Contenu des cours
  5. Travaux pratiques
  6. Livres de référence

Responsables de l'UE

Frédéric DAIGNE

Bertrand LAFORGE

Secrétariat

Jocelyne QUELLIER (jocelyne.quellier @ upmc.fr)

Atrium - 5e étage - Bureau 557

Tél. 01 44 27 40 44 

Objectifs du cours

A la fin du cours l’étudiant :

- Connaîtra les ordres de grandeur caractéristiques des différentes échelles de longueur du microscopique au macroscopique. Connaîtra les principaux constituants élémentaires de la matière et les interactions fondamentales. Aura des notions sur la  cohésion et les états de la matière à l’échelle  macroscopique.

- Connaîtra les notions de dimension, d’unité, d’une grandeur physique. Saura  vérifier et utiliser  l’homogénéité d’une relation ou  d’une loi physique.

- Saura caractériser l’état d’un système et utiliser  son équation d’évolution temporelle  pour décrire son  état ultérieur dans des cas  simples. Saura caractériser cette évolution au moyen d’une échelle de  temps typique.  Pour l’étudiant désireux de poursuivre des études de  Physique on  demandera de savoir établir  l’équation d’évolution  d’un système simple au  moyen d’un raisonnement différentiel.

- Connaîtra les notions fondamentales de la cinématique : référentiel, repère,  position, vitesse, accélération, changement de référentiel entre référentiels en translation uniforme, principe de relativité. Saura  déterminer la vitesse et l’accélération à partir de l’expression de  la fonction  x(t).  Sera capable d’effectuer un changement de référentiel dans le cadre classique ou relativiste.

- Sera en mesure de mettre en œuvre  les principes fondamentaux de la mécanique dans le cas  1D. Sera en mesure  d’intégrer le Principe Fondamental de la Dynamique dans des cas simples 1D. Saura calculer le travail  et le cas échéant l’énergie potentielle d’une force  à 1D.  Saura mettre en application le théorème de l’énergie cinétique. Connaîtra les conditions d’application des principes de conservation de quantité de mouvement et d’énergie.  Saura utiliser ces lois de conservation  à 1D.  Pour l’étudiant désireux de  poursuivre des études de Physique :  sera capable  d’effectuer  une somme vectorielle à 2D, sera capable de résoudre des équations différentielles  du premier et du second ordre, sera capable de déterminer l’approximation harmonique d’une énergie potentielle via l’utilisation d’un développement limité.

Contenu des cours

Cours 1: La démarche du Physicien

- La Physique dans le champ scientifique. La démarche du Physicien.

- Le champ d’investigation de la  Physique : du microscopique au macroscopique.

- Le monde élémentaire : constituants  et interactions.

- Le monde macroscopique  et la complexité : la Physique à grand nombre de constituants. Cohésion et états de la matière à l’échelle macroscopique.

Cours 2:  Grandeurs physiques, dimensions et unités

- Grandeurs physiques,  relations entre  grandeurs, lois, dimension d’une grandeur, systèmes d’unités.

- Analyse dimensionnelle, homogénéité d’une relation,  lois d’échelle.

Cours 3-4-5-6: Des systèmes qui évoluent dans le temps

- Systèmes et évolution temporelle : définition d’un système  et de son environnement, état et  évolution temporelle d’un système physique.

- Quelques exemples fondamentaux d’évolution temporelle : évolutions temporelles  linéaire, exponentielle et périodique. Equations d’évolution. Echelles de temps caractéristiques.

- Modélisation de  situations physiques : radioactivité, dynamique de populations, croissance cellulaire.

Cours 6-7-8-9-10-11: Des systèmes qui évoluent dans le  temps et dans l’espace

- Cinématique. Relativité du mouvement.  Grandeurs cinématiques. Référentiels en translation uniforme. Principe de relativité. Cas classique ou relativiste.

- Dynamique : les lois du mouvement et de l’équilibre.  Principes fondamentaux. Forces.  Equilibre d’un système.  Conservation de la quantité de mouvement.  Conservation de l’énergie cinétique.

- Application au cas de la chute libre, chute avec frottement, oscillateur harmonique, collisions 1D.

- Dynamique : point de vue énergétique. Travail d’une force.  Energie potentielle. Théorème de l’énergie cinétique.  Conservation de l’énergie mécanique. Notion de paysage énergétique. Equilibre d’un système.  Energie interne.

Cours 12: Des systèmes complexes

- Etats de la matière.

- Quelques exemples de phénomènes collectifs : propagation d’une onde, diffusion  de  matière.

Travaux pratiques

L’UE contient 5 séances de travaux pratiques : une première séance d'introduction de 2h, puis deux séances de manipulation de 4h, chacune suivie d'une séance d'exploitation de 2h. Ces 5 séances sont obligatoires.

TP manip 1: "Le pendule"

Objectif pédagogique principal du TP : caractérisation des propriétés  du mouvement d’un pendule, notamment isochronisme des petites oscillations.  Introduction à la notion  d’incertitude expérimentale. Quantification  de ces incertitudes.

TP manip 2: "Ecoulements"

Objectif pédagogique principal du TP : savoir utiliser des représentations graphiques pour exploiter les résultats de mesures, identifier  des comportement  temporels  linéaire et exponentiel lors d’expériences d’écoulement d’un liquide. Mesurer les  caractéristiques principales de ce comportement.

Livres de référence

Physique Générale, Auteurs :  M. Alonso et  Edward J. Finn - Dunod

Physique, Auteurs :  J. Kane et  M. Sternheim - Dunod

Physique, Auteurs : E. Hecht - Deboeck

Physique  pour les sciences de la vie (3 tomes) : Auteurs :A. Bouyssy, M. Davier et B. Gatty - Belin

 

Empruntables auprès de la bibliothèque du L1 

 

25/06/17

Traductions :

      • Aperçu en images

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