Physique : mécanique, électricité et ondes
L'épreuve de physique couvre la mécanique newtonienne, l'électricité et quelques notions d'ondes et d'optique géométrique. Les exercices demandent surtout de poser correctement les grandeurs - schéma, sens des forces, unités SI - avant de calculer.
Mécanique
- Mouvement rectiligne uniformément accéléré : v = v₀ + at ; x = x₀ + v₀t + ½at² ; v² = v₀² + 2aΔx.
- Deuxième loi de Newton : ΣF = ma, avec les forces en newtons, la masse en kilogrammes et l'accélération en m/s².
- Poids P = mg avec g ≈ 9,8 m/s² ; masse et poids ne sont pas la même grandeur.
- Frottement sec : f = μN, toujours opposé au mouvement.
- Énergies : Ec = ½mv² et Ep = mgh ; sans frottement, l'énergie mécanique se conserve.
Électricité
- Loi d'Ohm : U = RI ; puissance P = UI = RI².
- En série : R = R₁ + R₂ et l'intensité est la même partout. En dérivation : 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ et la tension est commune.
Ondes et optique
- v = λf ; la fréquence ne dépend que de la source, pas du milieu traversé.
- Réfraction : n₁ sin i₁ = n₂ sin i₂ ; en passant vers un milieu plus réfringent, le rayon se rapproche de la normale.
Exemple travaillé
Un bloc de 5 kg repose sur une table horizontale. On applique une force horizontale de 20 N et le frottement vaut 5 N. Quelle est l'accélération, puis la vitesse après 4 s et la distance parcourue en partant du repos ? Résultante horizontale : 20 − 5 = 15 N. Accélération : a = F/m = 15/5 = 3 m/s². Vitesse : v = at = 3 × 4 = 12 m/s. Distance : x = ½at² = 0,5 × 3 × 16 = 24 m. Le poids et la réaction normale s'annulent verticalement : ils n'entrent pas dans la résultante horizontale.
Pièges
- Écrire P = m/g ou exprimer un poids en kilogrammes.
- Oublier le frottement ou l'orienter dans le sens du mouvement.
- Mélanger les formules de série et de dérivation.
- Laisser des centimètres ou des grammes dans les calculs.
- Utiliser g = 10 quand l'énoncé impose 9,8, ou l'inverse.