Physique - mécanique, thermodynamique, électricité et optique
Physique - mécanique, thermodynamique, électricité et optique
L'épreuve de physique vérifie la capacité à modéliser un phénomène, poser les équations et interpréter un résultat avec ses unités. Les quatre champs sont la mécanique (cinématique, dynamique, énergie), la thermodynamique (gaz parfaits, premier principe), l'électricité (lois de Kirchhoff, circuits) et l'optique géométrique (lentilles, réflexion, réfraction).
Règles et concepts clés
- Deuxième loi de Newton : ΣF = m a dans un référentiel galiléen.
- Énergie mécanique conservée en l'absence de frottements : E_m = ½mv² + mgh.
- Gaz parfait : PV = nRT, avec T en kelvins.
- Premier principe : ΔU = Q + W, avec la convention reçue par le système.
- Loi d'Ohm : U = RI ; en série, R_eq = R1 + R2 ; en dérivation, 1/R_eq = 1/R1 + 1/R2.
- Lentille mince convergente : 1/f' = 1/OA' − 1/OA (origine au centre optique).
Exemple travaillé
Un projectile est lancé à v0 = 20 m/s sous un angle de 30° au-dessus de l'horizontale, sans frottement, avec g = 10 m/s². Calculer la portée sur un sol horizontal. On décompose : v0x = 20 cos30° ≈ 17,3 m/s ; v0y = 20 sin30° = 10 m/s. Le temps de vol vérifie y(t) = 10t − 5t² = 0, donc t = 0 ou t = 2 s. La portée est x = v0x × 2 ≈ 34,6 m. On retrouve aussi la formule R = v0² sin(2θ)/g = 400 × sin60°/10 ≈ 34,6 m.
Pièges qui coûtent des points
- Oublier de convertir les degrés en radians ou les grammes en kilogrammes.
- Mélanger les conventions de signe en thermodynamique.
- Appliquer la conservation de l'énergie mécanique alors que des frottements existent.
- Confondre image réelle et image virtuelle pour une lentille.