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Travail personnel (mis à jour le 21 septembre 2024)

• Travailler la correction de DM-1.
• Réviser cours ELN-B.
• Commencer ELN-TD-2 pour mercredi.
• Préparer ELN-TP-2 pour jeudi.

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Tout au long de l'année, pour s'entraîner en autonomie :

• QCM de l'appli QMax
• Cahier d'entraînement Première année
• Cahier d'entraînement Deuxième année

Programmes de colle

Colle n°3 -- du 23 septembre au 27 septembre

Ondes et signaux (Rappels)

contenus

capacités exigibles

Filtrage linéaire Signaux périodiques. Fonction de transfert harmonique. Diagramme de Bode. Modèles de filtres passifs : passe-bas et passe-haut d’ordre 1, passe-bas et passe-bande d’ordre 2.

Analyser la décomposition fournie d’un signal périodique en une somme de fonctions sinusoïdales. Définir la valeur moyenne et la valeur efficace d’un signal. Établir par le calcul la valeur efficace d’un signal sinusoïdal. Interpréter le fait que le carré de la valeur efficace d’un signal périodique est égal à la somme des carrés des valeurs efficaces de ses harmoniques. Tracer le diagramme de Bode (amplitude et phase) associé à une fonction de transfert d’ordre 1. Utiliser une fonction de transfert donnée d’ordre 1 ou 2 (ou ses représentations graphiques) pour étudier la réponse d’un système linéaire à une excitation sinusoïdale, à une somme finie d’excitations sinusoïdales, à un signal périodique. Utiliser les échelles logarithmiques et interpréter les zones rectilignes des diagrammes de Bode en amplitude d’après l’expression de la fonction de transfert. Mettre en œuvre un dispositif expérimental illustrant l’utilité des fonctions de transfert pour un système linéaire à un ou plusieurs étages. Choisir un modèle de filtre en fonction d’un cahier des charges. Expliciter les conditions d’utilisation d’un filtre en tant que moyenneur, intégrateur, ou dérivateur. Expliquer l’intérêt, pour garantir leur fonctionnement lors de mises en cascade, de réaliser des filtres de tension de faible impédance de sortie et forte impédance d’entrée. Expliquer la nature du filtrage introduit par un dispositif mécanique (sismomètre, amortisseur, accéléromètre, etc.). Étudier le filtrage linéaire d’un signal non sinusoïdal à partir d’une analyse spectrale. Détecter le caractère non linéaire d’un système par l’apparition de nouvelles fréquences. Capacité numérique : simuler, à l’aide d’un langage de programmation, l'action d'un filtre sur un signal périodique dont le spectre est fourni. Mettre en évidence l'influence des caractéristiques du filtre sur l'opération de filtrage.

ELN A : Stabilité des systèmes linéaires

contenus	capacités exigibles
Fonction de transfert d’un système entrée-sortie linéaire continu et invariant. Stabilité.	Transposer la fonction de transfert opérationnelle dans les domaines fréquentiel (fonction de transfert harmonique) ou temporel (équation différentielle). Étudier la stabilité d’un système d’ordre 1 ou 2 à partir des signes des coefficients de l’équation différentielle ou de la fonction de transfert.

Questions de colles PTSI n°7

Questions (cliquer pour afficher/cacher) Rappeler le modèle de Thévenin d'un générateur réel et établir sa relation courant-tension. Quelle est la grandeur électrique continue pour un condensateur ? pour une bobine ? (Justification énergétique.) Donner l'expression de la représentation réelle temporelle d'un signal harmonique ; la représenter graphiquement. Définir l'amplitude, la période, la fréquence, la pulsation et la phase initiale du signal. Donner l'expression complexe associée. Circuit RC série alimenté par une tension constante $E$ : établir l'équation différentielle vérifiée par $u_{C}(t)$ et l'écrire sous forme canonique. La résoudre en notant $u_{C}(t=0)=U_{0}$. Circuit RC série en régime sinusoïdal forcé par une tension harmonique $e(t)=E_{\mathrm {m} }\cos(\omega t)$ : déterminer $u_{C}(t)$ sous la forme $u_{C}(t)=U_{C,\mathrm {m} }\cos(\omega t+\varphi )$. On procédera grâce à un pont diviseur en impédances complexes et on déterminera les expressions de $U_{C,\mathrm {m} }$ et $\varphi$. Filtre RC passe-bas : proposer un schéma, établir la fonction de transfert et construire son diagramme de Bode asymptotique en gain. Circuit RLC série alimenté par une tension constante $E$ : établir l'équation différentielle vérifiée par $u_{C}(t)$ et l'écrire sous forme canonique. Lister les différentes formes que peuvent prendre ses solutions en fonction de la valeur du facteur de qualité. Circuit RLC série en régime sinusoïdal forcé par une tension harmonique $e(t)=E_{\mathrm {m} }\cos(\omega t)$ : établir la fonction de transfert en courant ${\underline {I}}/{\underline {E}}$. Établir l'expression de la pulsation de résonance et rappeler sans démonstration le lien entre la largeur de la résonance et le facteur de qualité. Filtre RLC série : lorsque l'on prend la sortie aux bornes de la résistance, la fonction de transfert s'écrit ${\underline {H}}={\frac {1}{1+\mathrm {j} Q\left({\frac {\omega }{\omega _{0}}}-{\frac {\omega _{0}}{\omega }}\right)}}$ identifier la nature du filtre d'abord par une analyse de dipôles équivalents en haute et basse fréquence puis avec la fonction de transfert ; tracer le diagramme de Bode asymptotique en gain en le justifiant ; tracer l'allure du diagramme réel pour $Q=0,1$ et $Q=100$ (méthode attendue : calcul exact en $\omega =\omega _{0}$)

Réponses (cliquer pour afficher/cacher) Cf. cours et TD PTSI. Cf. cours et TD PTSI. Cf. cours et TD PTSI. Cf. cours et TD PTSI. Cf. cours et TD PTSI. Cf. cours et TD PTSI. Cf. cours et TD PTSI.

Cahier de texte

Jour	Date	Mois	Activité	Thème	Contenus	Documents distribués / projetés	Temps effectif	DM
lun.	2	sept.	Cours	Révisions	Présentation générale de l’année. Révisions : Induction et forces de Laplace, Structure et propriétés physiques des solides, Compétences transverses.	Poly CT, Poly Maths. Fiches Rappels 0, 1 et 2. PTSI-TD-0, PTSI-TD-1, PTSI-TD-2. Plan-cours-CT.	120
			TIPE	Introduction
mar.	3	sept.	Cours	Révisions	Révisions : Induction et forces de Laplace, Structure et propriétés physiques des solides, Compétences transverses. DM d’Été.		120
mer.	4	sept.	TD	Révisions	Révisions : Induction et forces de Laplace, Structure et propriétés physiques des solides, Compétences transverses. DM d’Été.	Correction DM d’été. Fiche Rappels 3. ELN-TD-1.
jeu.	5	sept.	TD	Révisions	Révisions : Induction et forces de Laplace, Structure et propriétés physiques des solides, Compétences transverses. DM d’Été.	PTSI-TP-1 Calorimétrie. PTSI-TD-0-correction, PTSI-TD-1-correction, PTSI-TD-2-correction.		DM-1-enonce
ven.	6	sept.
sam.	7	sept.
dim.	8	sept.
lun.	9	sept.	Cours	ELN	A-Électronique des systèmes linéaires. → II.2.c.		120
			TIPE	Première présentation.
mar.	10	sept.	Cours	ELN	A-Électronique des systèmes linéaires. → III.2.d.		120
mer.	11	sept.	Évaluation	Interro de cours	QCM-1	QCM-1
			TD	ELN-TD-1	Rappels électrocinétiques.	ELN-cours-A-exercice-FiltresPTSI ELN-cours-A-BodeTousFiltresPTSI Tout-cours-X-chapitre-demonstrationsclassiques.
jeu.	12	sept.	TP	PTSI-TP-1	Calorimétrie	PTSI-TP-1-correction ELN-TP-1. Plan ELN-A.
ven.	13	sept.
sam.	14	sept.
dim.	15	sept.
lun.	16	sept.	Cours	ELN		DM-1-correction.		DM-1-correction
			TIPE	Première présentation.
mar.	17	sept.	Cours	ELN
mer.	18	sept.	TD	ELN-TD-1 ELN-TD-2	Rappels électrocinétiques. ALI.	ELN-TD-1-correction. ELN-TD-2. Plan ELN-B.
			Évaluation	Interro de cours	QCM
jeu.	19	sept.	TP	ELN-TP-1-Filtre analogique		ELN-TP-2.		DM-2-enonce
ven.	20	sept.	Évaluation	DS-1		DS-1. DS-1-correction.
sam.	21	sept.
dim.	22	sept.
lun.	23	sept.	Cours	ELN		ELN-cours-C-chapitre-resumecritereoscillateurs Fiche Rappels 4.
			TIPE	Première présentation.
mar.	24	sept.	Cours	OPT
mer.	25	sept.	TD	ELN-TD-2	ALI	ELN-TD-3
			Évaluation	Interro de cours	QCM
jeu.	26	sept.	TP	ELN-TP-2-ALI premier contact		ELN-TP-3.
ven.	27	sept.

Plans de cours

Compétences transverses

• Plan CT
• Plan ELN-A

Questions de colles PTSI

Toutes les questions de colles PTSI

Documents de cours

Compétences transverses

• Polycopié
• Code pour tracer un histogramme
• Code pour calculer un écart-type échantillonnal
• Feuille de calcul LibreOffice utilisant DROITEREG
• Code pour réaliser un ajustement affine
• Code pour tracer des barres d'incertitudes
• Code d'une étude complète de la loi de Hooke
• Code pour simuler une variabilité uniforme
• Code pour simuler une variabilité gaussienne
• Code pour simuler une incertitude-type composée
• Aide-mémoire NumPy
• Aide-mémoire Matplotlib
• Table de Student

Compléments mathématiques

• Polycopié

Rappels de PTSI

• Cahier d'entraînement
• Vocabulaire de la chimie
• Rappels de cristallographie
• Rappels d'induction et sur les forces de Laplace
• Rappels sur les sources lumineuses
• Espèces acido-basiques à connaître
• Comment équilibrer une équation-bilan redox ?
• Oxydants et réducteurs à connaître et demi-équations électroniques
• Rappels de thermodynamique

Électronique

• Diagramme de Bode en gain du passe-bande d'ordre deux
• Diagramme de Bode en gain du passe-haut d'ordre deux
• Diagramme de Bode en gain du passe-bas d'ordre deux
• Script python illustrant l'effet du facteur de qualité sur le diagramme de Bode d'un filtre passe-bande d'ordre deux
• ELN-cours-C-chapitre Résumé des critères d'oscillations sinusoïdales

Mécanique des fluides

• Site windfinder de visualisation de carte de courant de vents. Dans « style de carte » : bords = lagrangienne, gradient = eulérienne.
• Vidéo de visualisation de lignes de courant et de types d'écoulement autour d'une aile d'avion.

Thermodynamique

• THE-cours-E Exemples de diagrammes de fluides réels
• THE-cours-G Analogies électro-thermiques

Optique ondulatoire

• « Réseau en transmission » sur le site de l'académie de Normandie.
• OPT-B : document support sur les fentes d'Young
• « Fentes d'Young » sur le site de l'Institut d'optique.
• OPT-B  : document support sur le Michelson
• « Michelson » sur le site de l'Institut d'optique.
• « L'interféromètre de Michelson, configuration en lame d'air » sur le site de l'ENS Lyon.

Électromagnétisme

• ELM-A Analogies électro-gravitationnelles
• ELM-D-IV : Exemples de bilan d’énergie
• Visualisations :
  • Ondes progressives
  • Polarisation d'une onde électromagnétique
  • Effet d'un polariseur
  • Réflexion sur un conducteur
• ELM-E-III : Courants surfaciques

Listes de toutes les démonstrations de cours exigibles

• Démonstrations de cours exigibles

Listes des ordres de grandeur exigibles

• Ordres de grandeur exigibles

Travaux dirigés

Compétences transverses

• PTSI-TD-0 | Correction

Cristallographie

• PTSI-TD-1 | Correction

Induction et forces de Laplace

• PTSI-TD-2 | Correction

Électronique

• ELN-TD-1 | Correction
• ELN-TD-2

Travaux pratiques

• Cahier des charges de l'épreuve de TP Banque PT

Thermodynamique

• PTSI-TP-1 Calorimétrie | Feuille de calcul utilisant DROITEREG (ods) | Feuille de calcul utilisant DROITEREG (xlsx) | Notice multimètre MX 54C

Électronique

• ELN-TP-1 Filtrage analogique
• ELN-TP-2 ALI (1)

Capacités numériques

• CN-Activité-PTSI (méthode d'Euler explicite et applications)

Devoirs

Corrélation entre notes en interro/QCM de cours et notes en DS pour la classe de PT 2023-2024 du lycée Voltaire. Le coefficient de détermination (r² = 0,561) signifie que, si on admet l'hypothèse que les notes en interro/QCM traduisent la connaissance du cours et que cette connaissance est un paramètre d'influence affine sur les notes de DS, alors on peut expliquer 56,1 % des écarts de notes en DS entre deux élèves par leurs écarts de connaissance du cours. Les autres paramètres d'influence pouvant expliquer les 43,9 % restants sont, par exemple : le travail personnel des TD et TP (y compris les corrigés), l'investissement dans les révisions pour les colles, l'appétence pour tel ou tel type d'exercice ou de thématique, la stratégie pendant le DS, la fatigue, la chance, le stress, etc.

• Codes de correction
• QCM-1 | QCM-2
• DM-1 | Correction

TIPE

Généralités

• Introduction au TIPE
• Attendus pédagogiques
• Lien vers la partie « Ingénierie » de la bibliothèque de la Sorbonne
• Site de dépôt de présentation pour vos passages en TIPE pendant l'année

• Calendrier TIPE (cliquer pour afficher)

Calendrier session 2024

Étape 1	Titre et MCOT	du 18 janvier à 9 h	au	1er février 2024 à 14 h
Étape 2	Présentation	du 27 février à 9 h	au	11 juin 2024 à 14 h
Étape 3	Validation	du 13 juin à 9 h	au	21 juin 2024 à 14 h

Mise en forme minimale

• pdf en format 4/3 (largeur/hauteur).
• Diapositive de titre.
• Diapositive d'introduction et objectifs.
• Diapositive de plan (sommaire).
• Diapositives de développements du plan.
• Diapositive de conclusion.

Les diapositives doivent être numérotées.

• Un exemple de présentation LibreOffice à adapter à vos besoins/goûts puis à exporter au format pdf.

Matériels et labo de physique pour le TIPE

Le laboratoire de physique est accessible les lundis de 16 h à 18 h. On prévient le professeur et on remplit le formulaire le plus tôt possible et au plus tard le jeudi avant la date voulue.

• Remplir le formulaire.

Quelques éléments de code utile pour le TIPE

• Code pour tracer un histogramme
• Code pour calculer un écart-type échantillonnal
• Feuille de calcul LibreOffice utilisant DROITEREG
• Code pour réaliser un ajustement affine
• Code pour tracer des barres d'incertitudes
• Code d'une étude complète de la loi de Hooke
• Code pour simuler une variabilité uniforme
• Code pour simuler une variabilité gaussienne
• Code pour simuler une incertitude-type composée
• Aide-mémoire NumPy
• Aide-mémoire Matplotlib

Moteurs de recherche spécialisés

• Archives de la science ouverte
  • en physique
  • en sciences de l'ingénieur
• Google Livres
• Google Publications scientifiques

Logiciels

• Tracker : analyse de vidéo (pointeur/traqueur) et outils de modélisation associés
  • Tutoriel 1
  • Tutoriel 2
  • Tutoriel 3

Textes officiels

• Programme officiel de Physique-chimie en PT
• Programme officiel de Physique-chimie en PTSI
• Rapport de jury des écrits de physique-chimie
• Rapport de jury des oraux de physique-chimie
• Rapport de jury des oraux de manipulation de physique
• Cahier des charges Épreuve A
• Cahier des charges Épreuve B Partie Chimie
• Cahier des charges Partie Thermodynamique (inclut la Mécanique des fluides)
• Cahier des charges de l'épreuve orale de physique-chimie
• Cahier des charges de l'épreuve orale de manipulation de physique

• Programme de physique-chimie de PT détaillé par blocs (cliquer pour afficher)

• 1.1. Éléments de statique des fluides dans un référentiel galiléen
• 1.2. Expression différentielle des principes de la thermodynamique
• 1.3. Diagrammes d'état des fluides réels purs
• 1.4. Description d’un fluide en écoulement stationnaire dans une conduite
• 1.5. Énergétique des fluides en écoulement dans une conduite (a)
• 1.5. Énergétique des fluides en écoulement dans une conduite (b)
• 1.6.1. Étude de quelques dispositifs d’une installation industrielle
• 1.6.2. Cycles industriels
• 2.1. Stabilité des systèmes linéaires
• 2.2. Rétroaction
• 2.3. Oscillateurs
• 2.4. Électronique numérique
• 3.1. Modèle scalaire des ondes lumineuses
• 3.2. Superposition d’ondes lumineuses
• 3.3. Exemple de dispositif interférentiel par division du front d’onde : trous d'Young
• 3.4. Exemple de dispositif interférentiel par division d’amplitude : interféromètre de Michelson
• 4.1. Électrostatique
• 4.2. Magnétostatique
• 4.3. Équations de Maxwell
• 4.4. Énergie du champ électromagnétique
• 4.5. Propagation
• 5.1. Premier principe de la thermodynamique appliqué aux transformations physico-chimiques
• 5.2. Deuxième principe de la thermodynamique appliqué aux transformations physico-chimiques
• 6.1. Étude thermodynamique des réactions d’oxydo-réduction
• 6.2. Étude cinétique des réactions d’oxydo-réduction : courbe courant-potentiel
• 6.3. Stockage et conversion d‘énergie chimique dans des dispositifs électrochimiques
• 6.4. Corrosion humide ou électrochimique

Autres pages web des prépas du lycée Voltaire

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