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CONNAISSANCES EXIGIBLES EN PHYSIQUE AU BACCALAUREAT ( Programme officiel )

DEUXIEME PARTIE : SYSTEMES OSCILLANTS

 

1- Présentation des systèmes oscillants.

· Savoir définir et mesurer ou calculer une période T, une fréquence f = 1 / T, une pulsation w = 2.p / T et une amplitude Xmax ou Umax.

· Savoir qu’un oscillateur (mécanique ou électrique) non amorti évolue à énergie constante. Leçon 13 Leçon 14 Leçon 17

· Savoir qu’un oscillateur amorti dissipe de l’énergie vers "l’extérieur" sous forme calorifique. Leçon 13 Leçon 14 Leçon 17

· Savoir que tout système d’entretien des oscillations doit fournir l’énergie dissipée par l’oscillateur sous forme calorifique. Leçon 13 Leçon 19 et Problème 19 B.


2- Oscillateurs mécaniques
.

· Savoir exprimer l’énergie potentielle élastique et l’énergie potentielle de pesanteur. Leçon 6 Leçon 14

· Savoir exprimer l’énergie mécanique d’un pendule simple ou d’un pendule élastique. Leçon 6 Leçon 13 Leçon 14

· Savoir obtenir, par analyse dimensionnelle, la période d’un oscillateur. Leçon 13

· Savoir que l’énergie mécanique d’un oscillateur mécanique non amorti reste constante et que, au cours des oscillations, il y a transformation continuelle d’énergie cinétique en énergie potentielle et inversement. Leçon 13 et Problème 14 A

· Savoir établir l’équation différentielle d’un oscillateur élastique non amorti (ressort horizontal) et retrouver l’expression de la période propre Leçon 14 Leçon 19


3- Oscillateurs électriques
.


· Savoir utiliser un oscilloscope pour visualiser une tension ou une intensité (en fait uAB = R.iAB).

· Savoir à propos d’un condensateur possédant les armatures A et B que : Leçon 15

qA = C.uAB

qB = C.uBA

qB = - qA

iAB = dqA / dt = C.duAB / dt

iBA = dqB / dt = C.duBA / dt

iBA = - iAB

WAB = 1/2.C.u²AB

WBA = 1/2.C.u²BA

WBA = WAB

· Savoir que le temps de charge et de décharge d’un dipôle (R, C) soumis à un échelon de tension augmente avec la constante de temps R C. Leçon 15

· Savoir qu’un circuit indéformable qui "voit" un champ magnétique variable est le siège d’une f.e.m. e = - Ldi / dt. Leçon 16

· Savoir exprimer la lois de LENZ et savoir qu’une bobine s’oppose aux variations du courant du circuit où elle se trouve. Leçon 16

· Savoir qu’une bobine parcourue par un courant d’intensité i stocke une énergie magnétique W = 1/2. L.i². Leçon 16

· Savoir que la tension entre les bornes A et B d’un dipôle (R, L) est uAB = R.iAB + Ldi / dt soit uAB = R.iAB - eAB. Leçon 16

· Savoir exprimer la période propre des oscillations libres non amorties d’un dipôle (L, C). Leçon 17

· Savoir que l’énergie d’un oscillateur (L, C) non amorti reste constante et que au cours des oscillations, il y a transformation continuelle d’énergie électrique stockée dans le condensateur en énergie magnétique stockée dans la bobine et inversement. Leçon 17

· Savoir qu’au cours des oscillations libres amorties d’un dipôle (R, L, C) il y a échange d’énergie entre la bobine et le condensateur avec perte d’énergie calorifique dans R. Leçon 17

· Savoir définir les régimes périodique (période propre ), pseudo-périodique (période T > To mais voisines) et apériodique. Leçon 17

· Savoir décrire un dispositif permettant de compenser l’amortissement des oscillations d’un dipôle R, L, C (montage à "résistance négative" faisant intervenir un Ampli-Op). Leçon 19

· Savoir expliquer la différence entre oscillations électriques libres et oscillations électriques forcées. Leçon 18

· Savoir réaliser un montage permettant de relever une courbe de résonance d’intensité. Leçon 18

· Savoir qu’un dipôle RLC en régime forcé est parcouru par un courant dont la période T est imposée par le générateur ( T est généralement différent de la période propre ). Leçon 18

· Savoir que c’est uniquement à la résonance d’intensité que T (générateur) = To (propre au dipole L, C). Savoir qu’à la résonance Io = U / R (compensation entre L et C). Leçon 18

· Savoir qu’à la résonance il y a risque de surtension aux bornes du condensateur et de la bobine. Leçon 18

· Savoir déterminer sur la courbe de résonance la bande passante à 3 décibels. Savoir que cette bande s’élargit si la résistance augmente. Leçon 18


4- Modélisation des oscillateurs.

· Savoir établir l’équation différentielle d’un oscillateur élastique non amorti (ressort horizontal) Leçon 14 et retrouver l’expression de la période propre Leçon 14 - Leçon 19

· Savoir établir l’équation différentielle d’un oscillateur électrique non amorti (dipôle L, C) Leçon 17 et retrouver l’expression de la période propre Leçon 17 - Leçon 19

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