Le cours de MECANIQUE 1 est un cours d'introduction à la mécanique du point.
Le cours reprend des notions de mécanique vues au lycée en les développant, et aborde de nouveaux concepts clefs de la physique.
Cette matière illustre parfaitement l’esprit de la physique : essayer de comprendre les mécanismes de la nature en simplifiant au maximum le système étudié, et en limitant le nombre d’hypothèses.
Ainsi, pour étudier la manière dont un objet (qu’on appellera système) interagit avec son environnement, on le réduit à un point. A l’aide de quelques lois de dynamique et de conservation, on arrive à prédire le mouvement du système dans son environnement.
Nous verrons que les quelques lois abordées dans ce cours suffisent à expliquer le mouvement des planètes, la propulsion d’une fusée, ou encore les oscillations qui sont à l’origine de l’IRM ou des horloges atomiques.
Nous verrons par exemple comment deux lois de conservation permettent à elles seules d’étudier des situations qui paraissent pourtant très différentes les unes des autres à première vue : le choc entre deux boules de billards, l’explosion d’une grenade, la désintégration d’une particule radioactive, la notion de tir balistique, etc...
Pour chaque chapitre, vous retrouverez dans la section "questions de cours" les questions posées pendant le cours en amphi.
Il n'y a aucune réponse ni explication, mais vous avez la possibilité d'en discuter entre vous dans le forum de discussion prévu à cet effet.
Pensez à vérifier qu'une discussion n'est pas déjà ouverte avec des éléments de réponse, avant d'en créer une nouvelle.
Dans ce chapitre introductif seront tout d'abord détaillées les notions de dimension et d'unité, avant d'aborder la cinématique du point.
Le système de coordonnées cartésiennes, vu au lycée, sera rappelé et le système de coordonnées polaires sera présenté.
Les vecteurs position, vitesse et accélération, et les relations entre ces vecteurs seront définis dans les deux systèmes de coordonnées présentés.
Nous aborderons enfin la notion de référentiel, et la loi de composition des vitesses.
Ce chapitre est consacré à la dynamique du point matériel.
Les trois lois de Newton seront présentées. Des exemples de forces à distance et de contact seront ensuite donnés.
Les forces de frottement fluide seront abordées à la fin du chapitre.
Examen portant sur les deux premiers chapitres (cinématiques, lois de Newton).
Ce chapitre présentera les différentes formes d'énergie rencontrées en mécanique : travail, énergie potentielle, énergie cinétique, énergie mécanique.
Les relations entre les différentes formes d'énergie seront présentées au travers du théorème de l'énergie cinétique, et du principe de la conservation de l'énergie mécanique.
Nous verrons ensuite la relation vectorielle entre une force conservative et l'énergie potentielle qui lui est associée.
Nous aborderons la dissipation de l'énergie mécanique par le travail de forces non conservatives.
La dernière partie du chapitre est consacrée à la lecture des diagrammes d'énergie, qui sert à d'autres disciplines scientifiques (chimie, biologie...).
Tous les sujets seront illustrés en utilisant principalement la force de pesanteur et la force de rappel élastique.
Nous présenterons dans ce chapitre l'oscillateur harmonique. Afin de comprendre l'importance de celui-ci en physique, nous montrerons tout d'abord que tout système proche de l'équilibre se comporte comme un oscillateur harmonique.
Après la mise en équation, nous verrons les solutions générales. Nous reviendrons sur les échanges d'énergies lors d'une oscillation. Nous présenterons une nouvelle représentation graphique originale : le portrait de phase, qui lie vitesse et position.
Nous illustrerons toutes ces notions par deux exemples : le ressort idéal et le pendule simple.
Comment traiter les problèmes faisant intervenir plusieurs points matériels en interaction ?
Ce chapitre donnera quelques pistes pour répondre à cette question. Nous verrons notamment comment utiliser la conservation du vecteur quantité de mouvement.
Une part du chapitre est consacrée à l'application aux chocs. Nous verrons comment les principes simples de conservation peuvent expliquer des processus qui peuvent paraitre très différents les uns des autres : le billard, le tir d'une balle de fusil, le décollage d'une fusée, l'explosion d'une grenade, ou la désintrégration radioactive.
Examen portant principalement sur les trois derniers chapitres (énergie, oscillations, systèmes).
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