Physique : mécanique, électricité, thermodynamique et optique
Ce que l'épreuve évalue
L'épreuve de physique vérifie la maîtrise des lois fondamentales et surtout la capacité à poser un bilan rigoureux : choix du système, référentiel, forces, signes et unités. Les chapitres récurrents sont la mécanique du point, les circuits électriques, la thermodynamique des gaz parfaits et l'optique géométrique.
Règles et concepts à maîtriser
- Cinématique : v = dx/dt et a = dv/dt ; pour un mouvement rectiligne uniformément accéléré, x(t) = ½at² + v₀t + x₀.
- Dynamique : ΣF = ma dans un référentiel galiléen ; le poids P = mg se distingue de la masse m.
- Énergie : l'énergie mécanique se conserve si seules des forces conservatives travaillent ; sinon, sa variation égale le travail des forces non conservatives.
- Électricité : lois des mailles et des nœuds ; dans un circuit RC, la constante de temps vaut τ = RC.
- Thermodynamique : PV = nRT pour un gaz parfait ; le premier principe s'écrit ΔU = W + Q selon la convention de signe adoptée.
- Optique : pour une lentille mince, 1/OA′ − 1/OA = 1/f′ avec des distances algébriques.
Exemple rédigé
Un condensateur de C = 5 µF charge à travers R = 2 kΩ sous une tension E. La constante de temps vaut τ = RC = 2 000 × 5×10⁻⁶ = 0,01 s, soit 10 ms. À t = τ, la tension aux bornes du condensateur atteint E(1 − e⁻¹) ≈ 0,63E. Au bout de 5τ, elle dépasse 99 % de E : le régime permanent est pratiquement atteint.
Pièges qui coûtent des points
Utiliser des centimètres sans conversion ; oublier le poids dans un bilan de forces ; confondre travail moteur et résistant ; appliquer la formule du circuit RC sans vérifier le régime ; confondre image réelle et image virtuelle en optique ; négliger les préfixes (kΩ, µF).