Notes, résumés, travaux, examens et exercices de Physique de Secondaire

Exercice 1 : Étude du mouvement d'un chariot

1.1 Étude du mouvement sur le tronçon AB

1.1.1 Forces appliquées

Le chariot est soumis aux trois forces suivantes :

• Force motrice F :
  • Origine : point de contact entre le joueur et le chariot
  • Direction : horizontale
  • Sens : de A vers B
  • Norme : F = 120 N
• Poids P :
  • Origine : centre de gravité G
  • Direction : verticale
  • Sens : vers le bas
  • Norme : P = m × g = 5 × 9,81 = 49,05 N
• Réaction normale du support R :
  • Origine : point de contact entre le sol et le chariot
  • Direction : verticale
  • Sens : vers le haut
  • Norme : R = P = 49,05 N

Ces trois forces sont les seules appliquées au chariot, car les frottements sont négligés dans ce tronçon, conformément à l’énoncé.

1.1.2 Schéma

(Schéma à réaliser avec les trois forces

Le condensateur et la capacité

Un condensateur est un dispositif capable de stocker la charge électrique et l'énergie.

Capacité : c'est une propriété associée à chaque condensateur qui mesure la capacité de stockage de la charge électrique lorsqu'une différence de potentiel est appliquée à ses armatures. La capacité dépend de plusieurs facteurs : la distance entre les conducteurs, la taille des conducteurs, la tension entre eux et le diélectrique qui se trouve entre les objets.

Le diélectrique

Le diélectrique est un matériau isolant placé entre les plaques du condensateur. Les effets d'un diélectrique dans un condensateur sont :

1. Augmentation de la capacité du condensateur.
2. Amélioration de la rigidité mécanique de la structure

Introduction à la dynamique

La partie de la physique qui étudie le mouvement est la dynamique. Les organismes qui nous entourent peuvent être dans deux situations :

• Au repos.
• En déplacement.

Nous disons qu'un objet se déplace lorsqu'il modifie sa position au fil du temps, par rapport à une référence (que nous considérons comme fixe). Un système de référence est un point supposé au repos par rapport auquel on décrit les mouvements.

Il est indispensable d'utiliser un système de référence pour étudier le mouvement d'un objet. Un corps est au repos quand il ne change pas sa position dans le temps par rapport à d'autres objets de référence.

Paramètres d'étude du mouvement

Pour étudier les mouvements, il faut connaître :

• La position

Exercice 1

1) Étude de la fonction F

F est la somme de fonctions continues et dérivables sur $\mathbb{R}$, donc $F$ est définie et dérivable sur $\mathbb{R}$. D'après le cours, $(u+v)' = u'+v'$. La dérivée est $F'(x) = e^x - 1$.

Étude du signe de $F'(x)$

$e^x - 1 \ge 0 \iff e^x \ge 1 \iff e^x \ge e^0$.

Comme $e^x$ est une fonction toujours croissante sur $\mathbb{R}$, on a $x \ge 0$.

Donc $F$ est croissante sur $[0; +\infty[$ et décroissante sur $]-\infty ; 0 ]$.

2) Tableau de variation

$F(0) = e^0 - 0 - 1 = 1 - 1 = 0$. $0$ est le minimum de la fonction, donc $F(x) \ge 0$ pour tout $x \in \mathbb{R}$.

3) Définition de $k(x)$

Nous avons $e^x - x - 1 \ge 0$, ce...

Introduction à la Théorie Cinétique des Gaz

La pression qu'un gaz exerce sur le volume d'un récipient dépend de ce qu'il contient et de la température à laquelle il se trouve. La théorie cinétique explique tous les états de la matière : solide, liquide et gazeux.

Principes de la Théorie Cinétique des Gaz

• Les particules de gaz sont formées de très petites entités qui, séparées les unes des autres, sont constamment en mouvement.
• Les gaz occupent entièrement le volume du conteneur qui les contient.
• Les gaz exercent une pression sur les parois du récipient qui les contient. Cette pression est due aux chocs des particules de gaz contre les murs.
• Plus les particules de gaz se déplacent vite, plus la température est élevée.

Les Lois

Les forces physiques : contact et action à distance

...physiquement en contact. Par exemple, un aimant attire un autre grâce à leur force magnétique.

Les effets produits par les forces

Selon la force appliquée et le corps qui la reçoit, différents effets peuvent se produire.

1. La déformation (Changement de forme)

Lors de l'application d'une force sur un corps, celui-ci peut être déformé. Il est possible de définir deux types de déformations :

• Déformation plastique (permanente) : Ce type de déformation est maintenu au fil du temps, ou change la forme du corps de manière permanente. Ce phénomène est appelé inélastique. Par exemple, en appuyant fort sur une balle de ping-pong, la balle est déformée et ne revient pas à sa forme

Introduction : étoiles, planètes et satellites

Une étoile est une boule de gaz qui brille et émet de la chaleur. Une planète est plus petite ; elle n’émet pas de lumière. Les planètes tournent toujours autour d’une étoile.

Gravitation et mouvement planétaire

La force d’attraction s’appelle aussi la gravitation universelle. Son principe est simple : les objets s’attirent entre eux ; ainsi, la pomme est attirée par la Terre. Dans le système solaire, les planètes sont attirées par le Soleil. Elles ne s’écrasent pas parce qu’elles vont très vite. Plus une planète est proche du Soleil, plus sa vitesse est élevée.

Le Soleil

Le Soleil se trouve à environ 150 millions de km de la Terre. Il existe depuis plus de 5 milliards...

Caractéristiques du rayonnement solaire

La loi de Wien caractérise le lien entre la température de surface d’un corps noir et la longueur d’onde d’émission maximale de ce corps par la relation :

λ_max × T = 2,898 × 10^-3 (avec λ_max en m et T en K).

On rappelle que l'échelle des températures Celsius est, par définition, la température absolue décalée en origine de 273 K : T = θ + 273 avec T la température en kelvin et θ la température en degré Celsius.

Rayonnement solaire hors atmosphère

1. La longueur d’onde au maximum d’émission du rayonnement solaire hors atmosphère est d'environ 490 nm.
2. λ_max = 2,898 × 10^-3 / (5620 + 273) = 4,92 × 10^-7 m = 0,492 μm.
3. L'atmosphère absorbe et réfléchit une partie du rayonnement solaire.

Modèles du Système Solaire

Modèles Cosmologiques

• Géocentrique : La Terre est immobile au centre de l'univers et toutes les planètes gravitent autour d'elle.
• Héliocentrique : Toutes les planètes tournent autour du Soleil.

Contributions des Grands Astronomes

Tycho Brahe (1546-1601)

• Observations faites d'une supernova (1572) et d'une comète (1577).
• Il a fait les meilleures mesures de position d'étoiles à ce jour, avec des erreurs inférieures à une minute d'arc.
• Enregistrement de la position de la planète Mars.
• En 1600, il a engagé un jeune homme pour analyser les données de 20 années de mesures planétaires : Johannes Kepler.

Johannes Kepler (1571-1630)

• A travaillé sur la base des enregistrements effectués par Brahe.
• Il a formulé ses trois

Le mouvement ondulatoire

La plupart des informations nous parviennent sous forme d'ondes. C'est par le mouvement oscillatoire que le son arrive à nos oreilles, que la lumière atteint nos yeux et que les signaux électromagnétiques sont transmis aux radios et télévisions. Grâce au mouvement des vagues, il est possible de transférer de l'énergie d'une source à un récepteur, sans transfert de matière entre les deux points.

Si l'on soulève et abaisse l'extrémité d'une corde, une perturbation se déplace le long de celle-ci. Chaque particule de la corde oscille de haut en bas, tandis que la perturbation progresse le long de la corde. Le milieu revient à son état initial après le passage de l'onde. C'est la perturbation qui se propage,...