Physique appliquée (mécanique, thermodynamique, électricité industrielle)
La physique appliquée relie les lois fondamentales aux installations industrielles : mécanique, thermodynamique et électricité. L’épreuve demande des calculs d’énergie, de puissance et de circuits.
Lois utiles
- Mécanique : F = m·a ; travail W = F·d·cos θ ; puissance P = W/t = F·v.
- Énergie potentielle : Ep = m·g·h ; énergie cinétique : Ec = ½·m·v².
- Thermodynamique : pour un gaz parfait, PV = nRT ; la chaleur Q = m·c·ΔT ; le rendement η = travail utile/énergie fournie.
- Électricité : U = R·I ; P = U·I ; en alternatif, P = U·I·cos φ pour une charge monophasée.
- Le rendement est toujours inférieur à 1 ; les pertes apparaissent en chaleur.
Exemple raisonné
Un treuil soulève une masse de 200 kg à la vitesse constante de 1,5 m/s. La force nécessaire est F = m·g = 200 × 9,81 = 1962 N. La puissance mécanique utile vaut P = F·v = 1962 × 1,5 ≈ 2943 W, soit environ 2,94 kW. Si le moteur a un rendement de 0,85, la puissance absorbée est 2943/0,85 ≈ 3462 W.
Pièges à éviter
Mélanger masse et poids ; utiliser km/h sans convertir en m/s ; oublier le rendement ; confondre puissance et énergie. En alternatif, négliger le facteur de puissance surestime le courant utile.