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Physique Tout-en-un PT PT*

Physique Tout-en-un PT PT* - dunod - 9782100530571 -
Physique Tout-en-un PT PT* 
Livre Epuisé
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Physique PCSI
Année : 01/2018 (3ème édition)

Auteur : 

Editeur : Dunod

Collection : J'intègre

Date parution :

Cet ouvrage propose aux étudiants de 2e année PT, PT* un cours complet et de nombreux exercices et problèmes intégralement résolus.

Un cours complet et conforme au programme
• Toutes les notions du programme sont abordées avec clarté et concision (optique, électromagnétisme, thermodynamique industrielle, mécanique, électrocinétique).
• De nombreuses illustrations facilitent la bonne assimilation du cours.

De nombreux exercices d'entraînement et problèmes de synthèse
Dans chaque chapitre :
• des « applications directes du cours » pour tester ses connaissances,
• des « exercices et problèmes » pour s'entraîner et préparer les concours.

Tous les corrigés détaillés
• À la fin de l'ouvrage, sont regroupés les corrigés détaillés des exercices et des problèmes.

MARIE-NOËLLE SANZ
est professeur en PC* au lycée Saint-Louis Paris.

BERNARD SALAMITO
est professeur en MP* au lycée François 1er à Fontainebleau.

JEAN NOËL BEURY
est professeur au lycée Gustave Eiffel Bordeaux.


En suivant ce lien, retrouvez tous les livres dans la spécialité Classes prépas.

Descriptif : 

Reliure :
Broché
Nbr de pages :
1283
ISBN 10 :
2100530577
ISBN 13 :
9782100530571
39,60 €
Epuisé
Cet ouvrage n'est plus commercialisé
par l'éditeur
 (en savoir+)

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Nouvelle édition Physique PCSI
44,00 €
4 / 5 | (1)

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Sommaire

Table des matières

1 Optique ondulatoire

1 Introduction à l'optique ondulatoire 3

1
Le modèle scalaire de la lumière 4

2
Éclairement et intensité lumineuse . 6

3
Lumière monochromatique . 9

4
Chemin optique Il

5
Surface d'onde . 14

6
Onde sphérique 15

7
Onde plane . . . 18

8
Lumières réelles 21

9
Notions sur la transformée de Fourier 24

10 Trainsd'onde.......... 28

A Applications directes du cours 32

B
Exercices et problèmes . . . . . 34

2 Interférences lumineuses à deux ondes 35

1
Éclairement dû à la superposition de deux ondes monochroma­tiques ............ 35

2
Formule des interférences. . . . . . . . . 37

3
Figure d'interférences . . . . . . . . . . . 39

4
Interférences de deux ondes sphériques . 40

5
Interférences de deux ondes planes . . . 47

6
Expériences d'interférences lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . 49

7
Exemples de dispositifs interférentiels à division du front d'onde 52

8
Un dispositif à division d'amplitude: l'interféromètre de Michelson 58

9
Interférences avec une source élargie 69

10 Interférences en lumière non monochromatique 83

A Applications directes du cours 92

B Exercices et problèmes. . . . 97

3 Diffraction 107

1
Lephénomènedediffraction ..................... 107

2
Leprinciped'Huygens-Fresnel. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 109

3
Application du principe d'Huygens-Fresnel à l'étude de la diffrac­tion .......................... 111

4
Diffraction de Fraunhofer (ou diffraction à l'infini) 113

5
Observation de la diffraction à l'infini . . . . . . . 116

6
Diffraction à l'infini par une fente très longue. . . 120

7
Diffraction à l'infini par une pupille rectangulaire 125

8
Quelques propriétés des figures de diffraction . . 129

9
Interprétation de l'expérience des fentes de Young . 134

10 Diffraction à l'infini par une pupille circulaire. 139

A Applications directes du cours 145

B Exerciceset problèmes. . . . . . . . . . . . . . 150

4 TP-Cours
: Interférométrie à deux ondes, l'interféromètre de Michelson 157

1
Conditions pratiques d'éclairage et de projection . . . . . . . .. 157

2
Premier réglage géométrique de l'interféromètre . . . . . . . . . . 159

3
Observation des franges du coin d'air avec une lampe spectrale . 161

4
Observation des anneaux à l'infini de la lame d'air avec une lampe
spectrale 164

5
Observation des anneaux à l'infini de la lame d'air en lumière
blanche ............................. 166

6
Observation des franges du coin d'air en lumière blanche. 167

7
Quelquesexpériences .............. 168

8
Complément: réglage du Michelson à l'oeil nu 171

5 TP -Cours: Spectroscopie à réseau 173

1
Présentation du réseau par transmission. . . . . . . . . 173

2
Étude théorique sommaire du réseau par transmission 175

3
Le goniomètre . . . . 180

4
Étude du réseau . . . 187

5
Spectroscope à réseau 190

II Mécanique
6 Cinétique des systèmes matériels 195

1
Systèmematériel ................... 195

2
Centre d'inertie (ou centre de masse) . 197

3
Quantité de mouvement (ou résultante cinétique) 199

4
Moment cinétique en un point A ..... .. . 200

5
Moment cinétique par rapport à un axe orienté . 201

6
Énergiecinétique............... ... 202

7 Étude d'un solide en mouvement 203

1
Lemodèledusolideindéformable . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

2
Relation des vitesses dans un solide, vecteur rotation instantané . 205

3
Mouvements particuliers de solide: translation, rotation autour
d'unaxefixe .................... 209

4
Éléments cinétiques d'un solide en mouvement . 212

8 Principe fondamental de la dynamique des systèmes 219

1
Actionsmécaniques .......................... 219

2
Postulats de la dynamique des systèmes . . . . . . . . . . . . .. . 228

3
Conservation de la quantité de mouvement et du moment ciné­tique . 230

4
Théorème du moment cinétique par rapport à un axe fixe b. ... 232

5
Théorème de l'action et de la réaction (ou théorème des actions
r éciproques) . 233

6
Exemples d'application du principe fondamental de la dynamique
dessystèmes .......... 235

A Applications directes du cours 241

B
Exercices et problèmes . . . . . 242

9 Aspects énergétiques de la dynamique des systèmes 245

1
Puissance et travail d'une action mécanique. . . . . . . . . . . . . 245

2
Théorème de la puissance cinétique et théorème de l'énergie ciné­tique . 251

3
Énergiepotentielle........................... 254

4
Énergiemécanique.......................... , 258

5
Système conservatif à 1 seul degré de liberté . . . . . . . . . . .. 263

6
Du théorème de l'énergie cinétique au premier principe de la ther­modynamique ......... 267

A Applications directes du cours 270

B
Exercices et problèmes. . . . . 271

III Électromagnétisme
10 Quelques notions d'analyse vectorielle 277

1
Généralitéssurleschamps . . . . . . . . . . . . 277

2
Opérateurs sur les champs scalaires et vectoriels 281

3
Quelques propriétés des opérateurs différentiels 296

4
Théorème de Stokes, champ à circulation conservative 298

5
Théorème d'Ostrogradski, champ à flux conservatif 300

11 Compléments d'électrostatique 304

1
Équations locales pour l'électrostatique 304

2
Relationsde passage. . . . . . . . . . . 308

3
Étude des conducteurs en l'équilibre électrostatique 311

4
Condensateurs. ..... . .. 326

A Applications directes du cours 342

B
Exercices et problèmes . . . . . 346

12 Équations locales de l'électromagnétisme 352

1
La source du champ électromagnétique . . . . . . 352

2
La loi de la conservation de la charge électrique . 356

3
Champ électromagnétique, équations de Maxwell 358

4
Forme intégrale des équations de Maxwell 361

5
Potentiel vecteur et potentiel scalaire. . . . . . . 364

6
Champsstationnaires ............... 367

7
Approximation des régimes quasi-stationnaires. 370

8
Relations de passage du champ électromagnétique à la traversée
d'unesurface.......... 373

A Applications directes du cours 383

B Exercices et problèmes . 385

13 Énergie électromagnétique 389

1
Puissance cédée par le champ électromagnétique à la matière . 389

2
Densité volumique d'énergie électromagnétique et vecteur de
Poynting ................. 390

3
Bilan d'énergie électromagnétique . . . . . . . . . 392

4
Étude d'un milieu conducteur ohmique. . . . . . 394

5
Exercice: bilan énergétique d'un long solénoïde en régime lente­mentvariable.......... 406

A Applications directes du cours 411

B
Exercices et problèmes. . . . . 413

14 Compléments de magnétostatique 416

1
Exemples de calculs de champs magnétiques créés par des distri­butions non filiformes 416

2
Forces de Laplace 427

3
Dipôlemagnétique........................... 434

4
Action d'un champ magnétique extérieur sur un dipôle magné­tique............... 436

A Applications directes du cours 440

B Exercices et problèmes . . 442

15 Induction électromagnétique 447

1
Cadre historique, faits expérimentaux . . . . . . . . . . . . . . 447

2
Circuit fixe dans un champ magnétique dépendant du temps. 450

3
Conducteur mobile dans un champ magnétique permanent 482

A Applications directes du cours 505

B
Exercices et problèmes . . . . . . . . 508

16 Ondes électromagnétiques dans le vide 516

1
Équationde propagationdeschamps . . . . . . . . . . . . . . . . 516

2
Onde électromagnétique plane progressive dans le vide. . . . " 521

3
Onde électromagnétique plane progressive monochromatique
danslevide..................... 526

4
Étude énergétique des OPP électromagnétiques 539

5
Polarisation de la lumière . . . 543

A Applications directes du cours 550

B
Exercices et problèmes . . . . . 553

17 Ondes électromagnétiques dans un plasma (Travaux Dirigés) 558

1
Propagation d'une onde électromagnétique dans un plasma peu
dense " 558

2
Exercice: propagation d'une onde dans
unconducteur .............. 566

18 Réflexion d'une onde électromagnétique sur un conducteur 572

1
Complément: réflexion, sous incidence normale, d'une OPPH sur
unconducteurparfait ......................... 572

2
Exercice: propagation guidée entre deux plans métalliques paral­lèles ............... 579

A Applications directes du cours 587

B
Exercices et problèmes. . . . . 588

IV Électronique
19 Rappels sur les filtres en électronique 595

1
Fonction de transfert et équation différentielle d'un filtre 595

2
Filtres du deuxième ordre . . . 603

A Applications directes du cours 619

B
Exercices et problèmes. . . . . 622

20 Signaux périodiques: analyse harmonique et filtrage 626

1
Décomposition harmonique d'un signal périodique . . . . . . .. 626

2
Action d'un filtre sur un sign al périodique non sinusoïdal. . . . . 634

3 Exemples
: filtrage d'un signal créneau et d'un signal triangulaire 642

A Applications directes du cours 662

B Exercicesetproblèmes....................... .. 665

21 TP-Cours: Multivibrateur astable, générateur de signaux triangulaires 674

1
Amplificateur opérationnel en régime linéaire et en régime saturé 674

2
Multivibrateurastable ....................... .. 676

22 TP-Cours: Oscillateurs quasi-sinusoïdaux 686

1
Introduction.... . ............ ..... 686

2
Oscillateursàréaction................. 687

3
Étude expérimentale de l'oscillateur à pont de Wien 690

4
Oscillateur à résistance négative . . . . . . . . . . . 692

23 T.P.-Cours: Filtrage d'une tension créneau par un circuitRLC 695

1
Etude expérimentale de la résonance en courant d'un circuit RLC 695

2
Etude du filtre passe-bande . . . . . . . . . . 700

3
Analyse harmonique d'une tension créneau 702

V Diffusion thermique
24 Généralités sur les transferts thermiques 707

1
Introduction . .... . .. . . .. . . 707

2
Les trois modes de transfert thermique 709

3
Équilibre thermodynamique local (ETL) 710

4
Flux thermique surfacique 711

5
Production d'énergie ..... 712

6
Bilans thermiques . . . . . . . 713

A Applications directes du cours 716

25 Conduction thermique 718

1
Lecourantthermique . . . . . . . . . . 718

2
Loi de Fourier, conductivité thermique 720

3
Équation locale de bilan thermique .. 722

4
Équationdediffusion . . . . . . . . . . 729

5
Conditions aux limites pour le champ de température 733

6
Propriétés du régime permanent . . . . . . . . . . . . 734

7
Résistancethermique .................. 737

8
Exemples de résolution de l'équation de diffusion de la chaleur en
régimevariable ......... 742

A Applications directes du cours 747

B
Exercices et problèmes . . . . . 752

VI Thermodrnamique industrielle
26 Premier et deuxième principe de la thermodynamique pour un sys­tème fermé -Rappels et compléments de première année 763

1
Descriptiond'unsystème ..................... .. 763

2
Premier et deuxième principe de la thermodynamique pour un
système fermé . . . . . 766

3
Legaz parfait . . . . . . 778

4
Les phases condensées 782

5
Diagrammes..... . 784

6
Transformations réversibles pour un système fermé (gaz parfait) 787

27 Premier et deuxième principe de la thermodynamique pour un sys­tème ouvert à une entrée et une sortie 791

1
Expression du premier principe pour un système ouvert à une en­tréeet unesortie,enrégime permanent . . . . . . . . . . . . . .. 791

2
Expression du deuxième principe pour un système ouvert . .. 796

3
Bilan général des expressions du premier et deuxième principe. 796

4
Interprétation physique du travail de transvasement. . . . . .. 800

5
Utilisation d'une transformation fictive réversible polytropique
d'un gaz parfait 802

6
Détente de Joule-Thomson, laminage . . . . . . . . . 804

7
Notations utilisées en thermodynamique industrielle 806

28 Diagramme entropique du gaz parfait 807

1
Généralités........ .............. ... ...... 807

2
Aires dans le diagramme (T, s) et évaluations graphiques des
transferts thermiques 812

3
Casdesgazréels . . . . . . . . 815

29 Compresseurs, turbines et tuyères 817

1
Compresseurs 817

2
Turbine............. 837

3
Tuyère.............. 845

A Applications directes du cours 847

B
Exercices et problèmes . . . . . 849

30 Premier et deuxième principe de la thermodynamique pour un sys­tème ouvert à plusieurs entrées et plusieurs sorties 853

1
Expression du premier principe pour un système ouvert à plu­sieurs entrées et plusieurs sorties . . . . . . . . . . . . 853

2
Dispositifs élémentaires des installations industrielles 856

3
Remplissage d'un réservoir . . 864

A Applications directes du cours 866

B
Exercices et problèmes. . . . . 866

31 Étude théorique des machines cycliques dithermes 884

1
Présentation générale . 884

2
Moteur ditherme . . . . 888

3
Réfrigérateur ditherme 897

4
Pompe à chaleur . . . . 899

A Applications directes du cours 902

B
Exercices et problèmes . . . . . 903

32 Machines sans changement d'état 906

1
Moteur QOh

2
Machinefrigorifique àgaz-CycledeJoule . . . . . . . . . . . . . 919

3
Système ouvert ou système fermé? Comment définir l'efficacité?
Comment la comparer à l'efficacité de Carnot? . 923

A Applications directes du cours 925

B
Exercices et problèmes. . . . . . . . . . 927

33 Changement d'état -Équilibre du corps pur 938

1
Définitions....... ......... 938

2
RègledeGibbs .............. 939

3
Diagramme (p, T) pour un corps pur . 940

4
Définition des enthalpies et entropies de transition de phase 946

5
Étude de l'équilibre liquide-vapeur 953

6
Quelles sont les méthodes de calculs les plus fréquemment utili­séespourrésoudreunexercice? . . . . . . . . . . . . . . 972

7
Comment aborder un problème de thermodynamique? 974

A Applications directes du cours 976

B Exerciceset problèmes................... 979

34 Machines cycliques avec changement d'état 993

1
Interprétation graphique des transferts thermiques et travaux
massiques.............................. .. 993

2
Réalisation d'un cycle moteur avec changement d'état. . . . . .. 998

3
Réalisation d'un cycle récepteur avec changement d'état: cycle
frigorifique et pompe à chaleur . . . 1013

4
Utilisation du logiciel Thermoptim . 1021

A
Exercices et problèmes. . . . . . . . 1027

Solutions des exercices 1041


Index 1279