| Libellé du cours : | Physique expérimentale |
|---|---|
| Département d'enseignement : | CMA / Chimie et Matière |
| Responsable d'enseignement : | Monsieur JULIEN DAQUIN |
| Langue d'enseignement : | |
| Ects potentiels : | 0 |
| Grille des résultats : | Grade de A à F |
| Code et libellé (hp) : | ENSCL_CPI_M1_1_2_2 - Physique expérimentale |
Equipe pédagogique
Enseignants : Monsieur JULIEN DAQUIN / Madame FREDERIQUE POURPOINT
Intervenants extérieurs (entreprise, recherche, enseignement secondaire) : divers enseignants vacataires
Résumé
L’unité d’enseignement de Physique en première année de CPI est organisée en deux éléments constitutifs : une partie disciplinaire (dénommée « élément constitutif Physique ») composée de cours et de travaux dirigés et une partie expérimentale (dénommée « élément constitutif Physique Expérimentale ») composée de travaux pratiques. Ces deux éléments constitutifs sont interdépendants. > ELEMENT CONSTITUTIF « PHYSIQUE EXPERIMENTALE » (4 ECTS) - TP n°1 : mesure de résistance : Utilisation d'un multimètre, montage courte et longue dérivation, incertitudes de mesures. Oscillations mécaniques libres : Représentations graphiques et utilisation de la régression linéaire avec EXCEL, incertitudes et validation d’une loi physique. - TP n°2 : Utilisation de l’oscilloscope : Présentation du Générateur Basses Fréquences et de l’oscilloscope numérique et de leurs principales fonctions - TP n°3 : Dynamique de la rotation : Représentation graphique, incertitudes, validation d’une loi physique. - TP n°4 : Dipôles électrocinétiques: Association de dipôles passifs (résistances) et caractérisation. - TP n°5 : Vérification de la loi de Cauchy: Première approche d’un goniomètre à prisme, loi de Cauchy - TP n°6 : Charge d’un condensateur : Détermination d’une capacité, influence du voltmètre, étude quantitative de la charge. - TP n°7 : Bases de l'optique géométrique: Vérification et application des lois de Descartes pour la réfraction et la réflexion. Lentilles minces: Méthode d’autocollimation, vérification de la formule de conjugaison de Descartes - TP n°8: Lignes de champ électrique : Cartographier un champ électrostatique par le tracé des lignes de champ, et des surfaces équipotentielles. - TP n°9 : Etude d’un circuit RLC série en régime transitoire, puis en régime sinusoïdal forcé (Utilisation de LatisPro) - TP n°10 : Changements d'état d'un corps pur : Diagramme de Clapeyron, point triple, bouillant de Franklin, sublimation du Diiode, enthalpie de vaporisation de l’eau. - TP n°11 : Description et modélisation de différents mouvements : Etude quantitative des composantes des vecteurs position, vitesse et accélération lors du mouvement d’un objet ponctuel. Modèles de force de frottements fluide. Méthode d’Euler.
Objectifs pédagogiques
Les capacités visées sont : > Métrologie : particulièrement les TP n°1 & 3 - Identifier les sources d’erreurs lors d‘une mesure - Procéder à l’évaluation d’une incertitude (évaluation de type A ou de type B lors de la mesure directe ou indirecte d’une grandeur) - Exprimer le résultat d’une mesure par une valeur et une incertitude associée avec un nombre adapté de chiffres significatifs - Savoir comparer une valeur mesurée avec son incertitude associée à une valeur de référence. - Analyser les sources d’incertitudes et proposer des améliorations du processus de mesure. - Utiliser un logiciel de régression linéaire. - Juger si des données expérimentales avec incertitudes sont en accord avec un modèle linéaire. > Optique géométrique : TP n°5 & 7 - Utiliser un viseur à frontale fixe, une lunette auto-collimatrice. - Mettre en œuvre une mesure de longueur par déplacement du viseur entre deux positions - Choisir une ou plusieurs lentilles en fonction des contraintes expérimentales, et choisir leur focale de façon raisonnée. - Optimiser la qualité d’une image (alignement, limitation des aberrations…). - Estimer l’ordre de grandeur d’une distance focale. - Modéliser expérimentalement à l’aide de plusieurs lentilles un dispositif optique d’utilisation courante. > Electrocinétique : TP n°1 ;2 ;4 ;6 & 9 - Obtenir un signal de valeur moyenne, de forme, d’amplitude et de fréquence données. - Gérer, dans un circuit électronique, les contraintes liées à la liaison entre les masses. - Définir la nature de la mesure effectuée (valeur efficace, valeur moyenne, amplitude, valeur crête à crête, …). - Préciser la perturbation induite par l’appareil de mesure sur le montage et ses limites (bande passante, résistance d’entrée) - Étudier l’influence de ces résistances d’entrée et sortie sur le signal délivré par un GBF, sur la mesure effectuée par un oscilloscope ou un multimètre. - Visualiser la caractéristique d’un capteur à l’aide d’un oscilloscope numérique ou d’une carte d’acquisition. - Expliquer le lien entre résolution, calibre, nombre de points de mesure - Étudier la caractéristique d’un dipôle - Réaliser pour un circuit l’acquisition d’un régime transitoire du premier ordre et analyser ses caractéristiques. Confronter les résultats expérimentaux aux expressions théoriques. - Réaliser l’acquisition d’un régime transitoire du deuxième ordre et analyser ses caractéristiques. - Mettre en œuvre un dispositif expérimental autour du phénomène de résonance. > Mécanique du point matériel : TP n°11 - Réaliser et exploiter quantitativement un enregistrement vidéo d’un mouvement : évolution temporelle des vecteurs vitesse et accélération. - Valider expérimentalement un modèle de force de frottement fluide rendant compte de l’influence de la résistance d’un fluide visqueux sur un mouvement de chute. - Mettre en œuvre la méthode d’Euler afin de résoudre numériquement une équation différentielle. > Thermodynamique : TP n°10 - Mettre en œuvre un protocole expérimental d'étude des relations entre grandeurs d'état d'un fluide à l'équilibre (corps pur monophasé ou sous deux phases) - Mettre en œuvre un protocole expérimental de mesure d'une grandeur thermodynamique énergétique (capacité thermique, enthalpie de de changement d’état...). > Electrostatique : TP n°8 - Tracer les lignes de champ électrostatique de plusieurs formes de distribution de charges à partir des courbes équipotentielles. > Communiquer : - Rendre compte d’une étude expérimentale sous la forme d’un rapport scientifique.
Objectifs de développement durable
Modalités de contrôle de connaissance
Contrôle Continu
Commentaires: Chaque séance de TP donne lieu à la rédaction d’un compte rendu évalué
Deux comptes rendus doivent être rédigés sous la forme d’un rapport scientifique.
Un examen pratique final est organisé
Ressources en ligne
Pédagogie
Séances de travaux pratiques de 4h où le travail s’effectue en binôme. Volume horaire : 48 h Langue : Français
Séquencement / modalités d'apprentissage
| Nombre d'heures en CM (Cours Magistraux) : | 0 |
|---|---|
| Nombre d'heures en TD (Travaux Dirigés) : | 4 |
| Nombre d'heures en TP (Travaux Pratiques) : | 48 |
| Nombre d'heures en Séminaire : | 0 |
| Nombre d'heures en Demi-séminaire : | 0 |
| Nombre d'heures élèves en TEA (Travail En Autonomie) : | 0 |
| Nombre d'heures élèves en TNE (Travail Non Encadré) : | 0 |
| Nombre d'heures en CB (Contrôle Bloqué) : | 0 |
| Nombre d'heures élèves en PER (Travail PERsonnel) : | 0 |
| Nombre d'heures en Heures Projets : | 0 |
Pré-requis
Bases disciplinaires et expérimentales acquises via l’enseignement de spécialité Physique-Chimie des classes de première et terminale générale.