L2 - CUPGE - Physique et Mathématiques

Ce cours est la première étape de l’enseignement de l’électromagnétisme à l’université. L’électrostatique, les courants stationnaires et la magnétostatique y sont traités.

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Les deux principaux objectifs de la Physique sont d’une part de mieux comprendre -ou de mieux connaître- le monde dans lequel nous sommes, et d’autre part de contribuer à l’essor des techniques et des technologies. Sa vocation est d’élaborer des théories et de les confronter à l’expérience.

Dans ce module vous réaliserez des expériences qui illustreront des notions de mécanique, d’électricité et de thermodynamique qui ont été présentées dans les modules de 1^ère année de licence.

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Ce module complète et formalise les notions de thermodynamique introduites par l'UE de Thermodynamique 1,en approfondissant  plusieurs aspects : potentiels thermodynamiques définis à partir de transformations de Legendre, thermodynamique des systèmes ouverts, transitions de phase du corps pur et des processus irréversibles, avec des incursions au niveau microscopique afin de donner un aperçu des fondements physiques de la théorie.

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Ce cours abordera les notions de groupe symétrique, déterminants et traitera de la réduction des endomorphismes en dimension finie (jusqu’à la forme de Jordan) et de ses applications. C’est un premier pas vers l’analyse spectrale.

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Ce cours abordera, dans la continuité du cours d’analyse du S2, la notions de séries à termes de signe quelconque. L’intégrale de Riemann sera définie et mise en application pour traiter les équations différentielles notamment linéaires. La partie intégration sera élargie aux intégrales généralisées.

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Cette ue concerne l’étude de la mécanique des solides rigides. C’est la suite naturelle de l’ue consacrée à la cinématique et à la statique des solides rigides en L1. Nous allons dans cette ue nous placer dans un cadre dynamique et appliquer le Principe Fondamental de la Dynamique. L’écriture de ce principe nécessite la connaissance du torseur des actions extérieures, étudié en L1 mais aussi la connaissance du torseur dynamique. Celui ci peut être calculé à l’aide du torseur cinétique qui fait intervenir, pour un solide rigide la notion de moment d’inertie. Les application principales étudiées dans le cadre de cette ue concerne le solide rigide ou des cas simples de systèmes articulés de solides rigides. Par ailleurs nous étudierons le cas particulier des actions de contact et de frottement (frottement de Coulomb) et nous aborderons le Théorème de l’énergie cinétique.

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L’oscillateur est un concept essentiel en physique : la matière est modélisée souvent par une collection d’oscillateurs (harmoniques ou non) en interaction entre eux et avec le milieu extérieur. Celui-ci agit sur la matière par l’intermédiaire d’une onde, comme une onde acoustique, ou électromagnétique. Cela permet de poser les bases théoriques des problèmes d’inter- action rayonnement-matière et ainsi de construire un des outils fondamentaux pour l’étude de la matière (au sens large) : la spectroscopie.

La spectroscopie est en effet l’outil de base pour l’étude des propriétés physiques des objets qui nous entourent, comme une molécule, un cristal, une étoile, une galaxie. Ces propriétés sont déduites soit de leur émission spontanée, soit de leur réponse à une excitation externe. Par exemple on mesure les propriétés d’absorption, de réflection, de transmission d’un rayonnement électromagnétique appliqué (visible, infra-rouge, X, neutrons, ...). La réponse à ce rayonnement est alors un moyen de découvrir quels sont les divers types d’oscillateurs constituant le milieu étudié.

 En somme, l’étude des milieux physiques qui nous entourent passe par l’utilisation de deux outils théoriques fondamentaux : les oscillateurs et les ondes, qui constituent justement le sujet de ce cours.  

Le principe adopté ici est une progression pas à pas à partir de l’oscillateur harmonique, puis d’oscillateurs couplés, jusqu’aux ondes traitées dans le cadre de systèmes discrets : oscillateurs couplés infinis puis finis avec différentes conditions aux bords.

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Il s’agit de revoir dans un premier temps différentes notions de la physique des ondes (équation de D'alembert, ondes progressives, ondes stationnaires, réflexion, transmission) à travers l'étude de différents systèmes physique mécanique (ressort, corde, acoustique...), électrique (ligne télégraphique, co-axial...) ou électromagnétique et d’aboutir à un formalisme général pour l’étude des phénomènes ondulatoires linéaires.

Puis, dans un second temps, après avoir étudié les ondes stationnaires il s’agira d'étudier les interférences (cuve à ondes et autres dispositifs) et les notions physiques qui leur sont liées : déphasage, différence de marche, condition d'interférence constructive, interférences destructives

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Le cours du premier semestre passe en revue les notions de grammaire essentielle à la communication à l’orale et à l’écrit (tenses and aspect, asking questions, comparisons and superlatives, passive voice) ainsi que le vocabulaire général indispensable (numbers, measurements, shapes) ; il comporte également une introduction à du vocabulaire technique (basic building materials, plane engine, bike parts, electronic device) par le biais de leçons et de vidéos thématiques dans le domaine de l’ingénierie mécanique.

Enfin, de nombreuse activité sont proposées afin de promouvoir les compétences en expression orale (vocabulaire de la présentation, simulations, jeux de rôle et de plateau) afin d’être capable de décrire lors d’une présentation orale par groupe de deux étudiants, les spécificités, fonctions et usages d’un appareillage technique de leur choix.

S4

Les aspects grammaticaux sont limités à une revue des auxiliaires modaux.

Le vocabulaire est beaucoup plus centré sur les différents éléments impliqués dans la conception et le fonctionnement des différents types de moteurs thermiques et sur des technologies émergentes (drones, driverless vehicles, 3D-printing).

Les étudiants doivent également produire un CV en anglais et s’entrainer à l’écriture d’email dans un style formel, afin d’être préparés à des situations de recherche de stage ou d’emploi où la maîtrise de l’anglais sera soit nécessaire, soit une compétence supplémentaire.

La pratique de l’expression est toujours l’objectif principal avec une présentation orale individuelle en fin de semestre de leur projet de seconde année en mécanique.

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Les deux principaux objectifs de la Physique sont d’une part de mieux comprendre -ou de mieux connaître- le monde dans lequel nous sommes, et d’autre part de contribuer à l’essor des techniques et des technologies. Sa vocation est d’élaborer des théories et de les confronter à l’expérience.

Dans ce module vous réaliserez des expériences qui illustreront des notions d’optique géométrique, d’électromagnétisme et d’ondes qui ont été présentées dans les modules de 1^ère et 2^ème année de licence.

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Ce cours abordera les notions de suites et séries de fonctions et les diverses convergences. Les séries entières et de Fourier seront également développées.

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La première partie de cet enseignement a pour but de consolider les notions de magnétostatique et  d’établir les relations de passage du champ électromagnétique à l’interface d’un plan de charges ou de courant. Nous introduisons également l’expression des efforts de Laplace (force et moment) agissant sur des circuits volumiques ou filiformes. La seconde partie est consacrée aux propriétés des champs et des potentiels en régime variable. Après avoir introduit la loi de Faraday décrivant les phénomènes d’induction, nous établissons les équations de Maxwell dépendantes du temps. Un traitement énergétique nous permet de définir les énergies électrique, magnétique, ainsi que le vecteur de Poynting. Nous appliquons ces concepts à différents exemples comme par exemple la conversion électromécanique ou le chauffage par induction via les courants de Foucault. Un dernier chapitre et consacré aux équations de propagations des champs et des potentiels, et à leur application dans des systèmes assimilés au vide, ainsi que dans les conducteurs et les isolants parfaits. La notion de profondeur de peau est également introduite.

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Ce module constitue une introduction à la démarche de se servir des outils informatiques en Physique : il s’agit d’analyser un phénomène, de l’idéaliser/modéliser, puis de l’étudier sur ordinateur. L’interprétation critique des résultats en fait également partie.  Les exemples abordés sont choisis en rapport avec les autres matière d’actualité dans la formation.

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Ce cours est une introduction à l’algèbre bilinéaire et abordera les espaces euclidiens, hermitiens. Il traitera tout ce qui est isométries, dualité, formes quadratiques et endomorphismes.

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