| 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_M3_1_2_2 - Physique expérimentale |
Equipe pédagogique
Enseignants : Monsieur JULIEN DAQUIN / Monsieur CHRISTEL PIERLOT
Intervenants extérieurs (entreprise, recherche, enseignement secondaire) : divers enseignants vacataires
Résumé
L’unité d’enseignement de Physique en deuxième 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 : Filtres linéaires d’ordre 1 : Filtres passe-haut et passe-bas d’ordre 1 Fonction de transfert harmonique, diagramme de Bode, fréquence de coupure et bande passante. - TP n°2 : Filtres linéaires d’ordre 2 : Filtres passe-bas et passe-bande d’ordre 2 - TP n°3 : Spectrogoniomètre à réseau : Réglage et utilisation d’un goniomètre à réseau - TP n°4 : Diffraction lumineuse produite par une pupille unique : Figures de diffraction produites par des pupilles uniques de différentes formes. Validation expérimentale de la loi de dépendance donnant la taille caractéristique de la tache centrale de diffraction. - TP n°5 : Interférences lumineuses à N ondes : Figure d’interférences produite en lumière monochromatique par un dispositif à division du front d’onde à N ondes, évolution si N augmente. Validation expérimentale de la loi de dépendance donnant l’interfrange d’une figure d’interférences. - TP n°6 : Conduction thermique dans un métal : Evolution temporelle de la température le long d’un barreau en cuivre lorsqu’on impose une évolution sinusoïdale de la température à l’une des extrémités du barreau. Détermination de la diffusivité et de la conductivité thermique du cuivre. - TP n°7 : Mesure de la viscosité des liquides : Etude de l’influence de la température sur la viscosité dynamique de différents fluides. Détermination du grade d’une huile moteur. - TP n°8 : Capteurs de température : Etude d’une thermistance, d’une sonde à résistance de platine et d’un thermocouple. Caractéristique, sensibilité et linéarité d’un capteur.
Objectifs pédagogiques
Les capacités visées sont : > Métrologie : l’ensemble des TP - Identifier les sources d’incertitudes lors d‘une mesure - Procéder à l’évaluation d’une incertitude-type (évaluation de type A ou de type B) lors de la mesure directe d’une grandeur. - Evaluer l’incertitude-type composée d’une grandeur s’exprimant en fonction d’autres grandeurs - Comparer entre elles les différentes contributions lors de l’évaluation d’une incertitude-type composée. - Déterminer l’incertitude élargie associée à une incertitude-type afin d’associer un intervalle de confiance avec un niveau de confiance. - 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. - Analyser les causes d’une éventuelle incompatibilité entre le résultat d’une mesure et le résultat attendu - Analyser les résultats obtenus à l’aide d’une procédure de validation d’une loi physique : analyse graphique intégrant les barres d’incertitude. > Electrocinétique : TP n°1 & 2 - Gérer, dans un circuit électronique, les contraintes liées à la liaison entre les masses. - Visualiser et déterminer les caractéristiques d’un signal électrique périodique à l’aide d’un oscilloscope numérique. - Mettre en œuvre un dispositif expérimental pour étudier la réponse fréquentielle d’un filtre électrique en régime sinusoïdale et déterminer ses caractéristiques. - Tracer expérimentalement le diagramme de Bode (gain et déphasage) d’un filtre électrique. - Comprendre l'action d'un filtre sur un signal périodique quelconque et mettre en évidence l'influence des caractéristiques du filtre sur l'opération de filtrage > Optique : TP n°3, 4 & 5 - Régler et mettre en œuvre une lunette autocollimatrice et un collimateur. - Mesurer une longueur d’onde optique à l’aide d’un goniomètre a réseau. - Confronter plusieurs dispositifs de diffraction lumineuse: analogies et différences. - Confronter plusieurs dispositifs d’interférences lumineuses: analogies et différences. > Diffusion thermique : TP n°6 - Mettre en œuvre un dispositif expérimental autour du processus de diffusion thermique dans un métal. > Mécanique des fluides : TP n°7 - Mettre en œuvre deux dispositifs de mesure de la viscosité dynamique d’un fluide : le viscosimètre à chute de bille et le viscosimètre de Brookfield. > Capteurs : TP n°8 - Mettre en œuvre et confronter trois capteurs de température : thermistance, sonde à résistance de platine et thermocouple. - Mettre en œuvre les fonctions de base de l’électronique réalisées par des blocs dont la structure ne fait pas l’objet d’une étude spécifique. - Tracer expérimentalement et analyser la courbe caractéristique d’un capteur de température. > Capacité numérique : l’ensemble des TP - Savoir utiliser les fonctionnalités de base du tableur-grapheur EXCEL® > Communiquer : l’ensemble des TP - Présenter une feuille de résultats composée de tableaux de valeurs et de représentations graphiques. - Rendre compte d’une étude expérimentale sous la forme d’un rapport scientifique (TP n°6 & 7)
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 de 2h est organisé précédé d’une séance de révisions.
Ressources en ligne
Pédagogie
Séances de travaux pratiques de 4h où le travail s’effectue en binôme. Une préparation des TP est demandée avec des études théoriques préliminaires à réaliser. Volume horaire : 36 h de TP Langue : Français
Séquencement / modalités d'apprentissage
| Nombre d'heures en CM (Cours Magistraux) : | 0 |
|---|---|
| Nombre d'heures en TD (Travaux Dirigés) : | 0 |
| Nombre d'heures en TP (Travaux Pratiques) : | 36 |
| 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
Notions disciplinaires et expérimentales acquises via l’enseignement de Physique de la première année de CPI notamment en électrocinétique, optique et sur les incertitudes de mesure.