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CONNAISSANCES EXIGIBLES EN PHYSIQUE AU BACCALAUREAT (Programme officiel - Enseignement obligatoire)

PARTIE D : EVOLUTION TEMPORELLE DES SYSTEMES MECANIQUES

 

1- La mécanique de Newton. Leçon 11

· Choisir un système. Choisir les repères d’espace et de temps. Faire l’inventaire des forces extérieures appliquées à ce système. Leçon 11

· Définir le vecteur accélération et exploiter cette définition, connaître son unité. Leçon 11

· Enoncer les trois lois de Newton. Leçon 11

· Savoir exploiter un document expérimental (série de photos, film, acquisition de données avec un ordinateur…) : reconnaître si le mouvement du centre d’inertie est rectiligne uniforme ou non, déterminer des vecteurs vitesse et accélération, mettre en relation accélération et somme des forces, tracer et exploiter des courbes vG = f (t). Leçon 11 - Problème 11-A - Problème 11-B

· Savoir-faire expérimentaux :

Savoir enregistrer expérimentalement le mouvement de chute d’un solide dans l’air et/ou dans un autre fluide en vue de l’exploitation du document obtenu. 


2- Etude de cas :

2.1 Chute verticale d’un solide Leçon 12

· Définir un champ de pesanteur uniforme. Leçon 12

· Connaître les caractéristiques de la poussée d’Archimède. Leçon 12

· Appliquer la deuxième loi de Newton à un corps en chute verticale dans un fluide et établir l’équation différentielle du mouvement, la force de frottement étant donnée. Leçon 12 - Problème 12-A

· Connaître le principe de la méthode d’Euler pour la résolution approchée d’une équation différentielle. Problème 12-B

· Définir une chute libre, établir son équation différentielle et la résoudre. Leçon 12

· Définir un mouvement rectiligne uniformément accéléré. Lexique

· Savoir exploiter des reproductions d’écrans d’ordinateur (lors de l’utilisation d’un tableur grapheur) correspondant à des enregistrements expérimentaux. Problème 12-B

· Savoir exploiter des courbes vG = f (t) pour : Problème 12-B

- reconnaître le régime initial et/ou le régime asymptotique.

- évaluer le temps caractéristique correspondant au passage d’un régime à l’autre.

- déterminer la vitesse limite.

· Dans le cas de la résolution par méthode itérative de l’équation différentielle, discuter la pertinence des courbes obtenues par rapport aux résultats expérimentaux (choix du pas de résolution, modèle proposé pour la force de frottement). Problème 12-B

· Savoir-faire expérimentaux :

Utiliser un tableur ou une calculatrice pour résoudre une équation différentielle par la méthode d’Euler.

2.2 Mouvements plans : Mouvement de projectiles dans un champ de pesanteur uniforme - Satellites et planètes

· Mouvement de projectiles dans un champ de pesanteur uniforme : Leçon 13

· Appliquer la deuxième loi de Newton à un projectile dans un champ de pesanteur uniforme. Leçon 13

· Montrer que le mouvement est plan. Leçon 13

· Établir l’équation de la trajectoire à partir des équations horaires paramétriques. Leçon 13

· Savoir exploiter un document expérimental reproduisant la trajectoire d’un projectile : tracer des vecteurs vitesse et accélération, déterminer les caractéristiques du vecteur accélération, trouver les conditions initiales. Leçon 13

· Savoir-faire expérimentaux :

Savoir enregistrer expérimentalement la trajectoire d’un projectile et exploiter le document obtenu.

· Satellites et planètes : Leçon 14

· Enoncer les lois de Kepler et les appliquer à une trajectoire circulaire ou elliptique. Leçon 14

· Définir un mouvement circulaire uniforme et donner les caractéristiques de son vecteur accélération. Lexique

· Connaître les conditions nécessaires pour observer un mouvement circulaire uniforme : vitesse initiale non nulle et force radiale.

· Énoncer la loi de gravitation universelle sous sa forme vectorielle pour des corps dont la répartition des masses est à symétrie sphérique. Leçon 14

· Appliquer la deuxième loi de Newton à un satellite ou à une planète. Leçon 14

· Démontrer que le mouvement circulaire et uniforme est une solution des équations obtenues en appliquant la deuxième loi de Newton aux satellites ou aux planètes.

· Définir la période de révolution et la distinguer de la période de rotation propre.

· Exploiter les relations liant la vitesse, la période de révolution et le rayon de la trajectoire. Leçon 14

· Connaître et justifier les caractéristiques imposées au mouvement d’un satellite pour qu’il soit géostationnaire. Problème 14-A

· Retrouver la troisième loi de Kepler pour un satellite ou une planète en mouvement circulaire uniforme. Exercice inclus dans la leçon 14

· Exploiter des informations concernant le mouvement de satellites ou de planètes. Leçon 14


3- Systèmes oscillants

3.1 Présentation de divers systèmes oscillants mécaniques

· Définir un pendule simple. Leçon 15

· Justifier la position d’équilibre dans le cas d’un pendule simple. Leçon 15

· Définir l’écart à l’équilibre, l’abscisse angulaire, l’amplitude, la pseudo-période, la période propre et les mesurer sur un enregistrement. Leçon 15

· Enoncer la loi d’isochronisme des petites oscillations. Leçon 15

· Savoir comment un système peut atteindre un régime apériodique. Leçon 15

· Savoir que dans le cas d’un amortissement faible, la pseudo-période est voisine de la période propre. Leçon 15

· Pour un pendule simple, justifier la forme de l’expression de la période propre par analyse dimensionnelle. Leçon 15

· A partir d’une série de résultats expérimentaux, vérifier la validité de l’expression de la période propre d’un pendule simple. Leçon 15

· Savoir-faire expérimentaux :

Décrire un protocole expérimental permettant :

- d’enregistrer le mouvement d’un système oscillant plus ou moins amorti

- de vérifier la loi d’isochronisme des petites oscillations

- de vérifier l’expression de la période propre dans le cas du pendule simple.

3.2 Le dispositif solide-ressort Leçon 16

· Connaître les caractéristiques de la force de rappel exercée par un ressort. Leçon 16

· Appliquer la deuxième loi de Newton à un solide et effectuer la résolution analytique dans le cas d’un dispositif oscillant horizontalement. Leçon 16

· Connaître la signification de tous les termes intervenant dans la solution de l’équation différentielle et leurs unités. Leçon 16

· Connaître et savoir exploiter l’expression de la période propre, vérifier son homogénéité par analyse dimensionnelle. Leçon 16

· Savoir-faire expérimentaux :

Enregistrer un mouvement oscillant amorti.

Savoir mesurer une amplitude, une pseudo- période.

Savoir faire varier l’amortissement.

Savoir montrer l’influence des paramètres masse et rigidité sur la période propre.

3.3 Le phénomène de résonance Leçon 17

· Savoir que la résonance mécanique se produit lorsque la période de l’excitateur est voisine de la période propre du résonateur. Leçon 17

· Savoir que l’augmentation de l’amortissement provoque une diminution de l’amplitude. Leçon 17

· Connaître des exemples de résonance mécanique. Leçon 17 - Problème 17-A


4- Aspects énergétiques

· Connaître l’expression du travail élémentaire d’une force. Leçon 18

· Établir l’expression du travail d’une force appliquée à l’extrémité d’un ressort par méthode graphique et par intégration. Leçon 18

· Établir et connaître l’expression de l’énergie potentielle élastique d’un ressort. Leçon 19

· Établir l’expression de l’énergie mécanique d’un système solide-ressort et d’un projectile dans un champ de pesanteur. Leçon 19 - Leçon 20

· Exploiter la relation traduisant, lorsqu’elle est justifiée, la conservation de l’énergie mécanique d’un système. Leçon 19 - Leçon 20

· Calculer la variation de l’énergie cinétique d’un système à partir de la variation d’énergie potentielle et réciproquement. Leçon 19 - Leçon 20

· Savoir exploiter un document expérimental pour : Problème 19-A - Problème 19-B

- calculer des énergies

- reconnaître et interpréter la conservation ou la non-conservation de l’énergie mécanique d’un système.


5- L’atome et la mécanique de Newton : ouverture au monde quantique

· Connaître les expressions de la force d’interaction gravitationnelle et de la force d’interaction électrostatique. Leçon 21

· Savoir que l’énergie de l’atome est quantifiée et que la mécanique de Newton ne permet pas d’interpréter cette quantification. Leçon 21

· Connaître et exploiter la relation DE = h n ; connaître la signification de chaque terme et leur unité. Leçon 21

· Convertir les joules en eV et réciproquement. Leçon 7 - Leçon 21

· Interpréter un spectre de raies. Problème 21-A - Problème 21-B

· Dans les échanges d’énergie, associer le MeV au noyau et l’eV au cortège électronique.  Leçon 21


ENSEMBLE DES CONNAISSANCES EXIGIBLES EN PHYSIQUE AU BACCALAUREAT (Programme officiel - Enseignement obligatoire)

Introduction : Evolution temporelle des systèmes.

Partie A : Propagation d'une onde; ondes progressives.

Partie B : Transformations nucléaires.

Partie C : Evolution des systèmes électriques.

Partie D (ci-dessus) : Evolution temporelle des systèmes mécaniques.

Partie E : L'évolution temporelle des systèmes et la mesure du temps.

Compétences scientifiques générales.

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