Cette page est consacrée au cours fait en classe par la MP 932 du Lycée Masséna, mais elle peut être utile aux élèves d'autres MP. J'ajoute des documents en fonction de la progression suivie en classe. Si vous en avez d'autres à me proposer, n'hésitez pas à me les envoyer à jeusetetmatch@hotmail.fr ! Merci de votre contribution et j'espère que cette page vous servira cette année !

Comment utiliser cette page

Je commence par les compléments mathématiques utiles tout au long de l'année en physique et en chimie. Par moments dans certains cours je renvoie vers un certain point mathématique, à trouver donc dans cette première partie. La chimie est très importante pour les concours et la page commence à se remplir. Beaucoup la négligent alors qu'un peu de travail en comparaison des autres matières permet d'augmenter rapidement ses notes. Beaucoup de questions sont toujours les mêmes (notamment les questions sur la structure électronique des atomes et sur la géométrie des molécules (méthode VSEPR...) et cristallographie. Travaillez-le dès le début de l'année de manière à ce que ça devienne quelque chose de "naturel" tout au long de l'année. Pour la physique, la progression de cette page suit donc exactement la progression suivie en classe. On commence donc par l'électrostatique et la magnétostatique avant de poursuivre sur la thermodynamique où on fera pas mal de révisions du cours de première année lors des séances de T.D.

TOUS LES FICHIERS SONT AU FORMAT (.pdf)

1. Compléments mathématiques utiles en physique et chimie

Formulaire d'analyse vectorielle

De nombreux calculs demandent de connaître l'expression des gradient, rotationnel et divergence en coordonnées cartésiennes, cylindriques, et sphériques. Pour le gradient, il faut connaître l'expression pour ces trois systèmes de coordonnées. Pour le rotationnel et la divergence, on ne demande de le connaître seulement en coordonnées cartésiennes. Lorsque leur expression est nécessaire dans un problème pour un calcul en coordonnées cylindriques ou sphériques, elle sera toujours donnée. Pour le laplacien, il ne faut connaître son expression qu'en coordonnées cartésiennes. Voici quelques documents :

• Formulaire complet d'analyse vectorielle
• Expressions du gradient en coordonnées cartésiennes, cylindriques et sphériques (démonstrations)

Outils pour le calcul intégral

• Eléments de volume et de surface en coordonnées sphériques

Outils mathématiques de l'analyse vectorielle :

Je suis tombé sur un résumé pas mal au milieu d'un cours de thermodynamique. Le document en question est intitulé "Diffusion de particules, loi de FICK". Le résumé d'analyse vectorielle est la première partie. Le reste du document est certes très intéressant, mais il y a plusieurs éléments hors programme de MP. Vous le trouverez sur cette page : http://alainrobichon.free.fr/thermodynamique.htm

2. Electromagnétisme I : électrostatique et magnétostatique (rappels et compléments) 

Introduction

Quelques documents au sujet de l'électromagnétisme en général :

• Historique de l'électromagnétisme et différents domaines de l'électromagnétisme 

Chapitre 2.1 - Rappels et compléments d'électrostatique

Dans ce chapitre, beaucoup de rappels du cours de première année, mais aussi beaucoup de nouveautés et en particulier tout ce qui concerne le calcul vectoriel : gradient, divergence, rotationnel, théorèmes d'Ostrogradski et de Stokes... Consultez pour cela les formulaires d'analyse vectorielle dans les compléments mathématiques. Parmi les documents, il y a le cours complet de deuxième année (cependant j'ai quelques modifications à y ajouter et quelques oublis à combler) et quelques rappels de première année : dipôle électrostatique, analogies champ électrostatique-champ gravitationnel...

• Rappels et compléments d'électrostatique (cours)
• Le dipôle électrostatique (rappel de première année)
• Le champ de gravitation (complément)

Chapitre 2.2 - Electrostatique des conducteurs

J'avais commencé à taper le cours de l'année dernière mais il n'est pas terminé pour le moment, aucune idée de quand il sera terminé, pour l'instant il n'y a qu'un exercice sur le condensateur cylindrique.

• Condensateur cylindrique (exercice) 

Chapitre 2.3 - Magnétostatique 

On y est pas encore, mais je commence déjà à créer la page, d'autant plus que comme il y a de la magnétostatique en première année, ça peut être bien de se remémorer le cours de première année avant de commencer celui de deuxième année (de toute façon cela sera fait en classe). Il y a un document sur le courant électrique et les distributions de courant (rappel du cours de première année), ainsi que le résumé du cours de deuxième année (qui comprend des rappels de première année). J'ai pratiquement terminé de taper le cours (un mix de celui de l'année dernière et de celui de cette année mais j'ai pas fini, tant pis, je le mettrai quand même sûrement le week-end prochain...)

• Courant électrique et distributions de courant (rappel de première année)

• Magnétostatique (résumé du cours)

Chapitre 2.4 - Actions mécaniques sur circuits et dîpôles 

Je n'ai qu'un résumé et un exercice classique fait en classe sur la striction d'une colonne de plasma...

•  Actions mécaniques sur circuits et dipôles (résumé du cours)
• Striction d'une colonne de plasma (exercice corrigé)

3. Thermodynamique

Le cours de thermodynamique de deuxième année comporte deux chapitres. Le premier étudie les transferts thermiques radiatifs, le second étudie les transferts thermiques conductifs. Evidemment, dans les sujets de concours, les problèmes de thermodynamique portent aussi sur le programme de première année et parfois les deux sont mélangés. Ainsi en plus du cours de deuxième année, il est important de faire des révisions approfondies du cours de première année. Plusieurs feuilles d'exercices seront traitées en classe couvrant tout le programme de première année. Cela s'est avéré très important car il y a eu énormément de thermodynamique de première année aux concours session 2008 ! Avant de traiter ces exercices, il est mieux d'avoir revu son cours ! Voici quelques documents qui peuvent vous aider à cela.

Un résumé du cours de thermodynamique de première année :

Vous le trouverez sur cette page :

http://alainrobichon.free.fr/thermodynamique.htm

Il est normalement conçu pour les pcsi mais après l'avoir consulté brièvement, il semble qu'il couvre tout le programme de MPSI. Je ne connais pas le programme de PCSI par coeur, mais je ne crois pas qu'en thermodynamique, ils en fassent plus que nous. 

Exercices de révision du cours de première année :

Cylindre adiabatique et calculs d'entropie (entropie)

Modèle polytropique de l'atmosphère (statique des fluides) 

Chapitre 3.1 - Transferts thermiques radiatifs

Voici le cours complet écrit en classe l'année dernière. Les schémas diffèrent un peu de ceux faits au tableau mais l'essentiel y est, je les ai pris de Wikipédia. J'ai ajouté quelques infos supplémentaires au passage sur la réflexion diffuse et la réflexion spéculaire, toujours tirés de Wikipédia. J'ai quelques doutes sur les équations qui suivent la loi de WIEN au paragraphie 3.5. Bref ce sera à vérifier !

Petit conseil : avec le recul, le cours n'est pas très dur, mais sur le coup c'est vraiment brutal, bien qu'il n'y ait pas de calculs... Mais je vous assure que l'année dernière, sur le coup, personne ne comprenait vraiment. Donc on se perd entre les phi_a, les phi_e, les phi_i, les phi_R... Si vous avez le temps de lire le cours avant, je pense que c'est mieux !

• Transferts thermiques radiatifs (cours complet)

Pour réviser le cours sur les transferts thermiques radiatifs, que ce soit pour les khôlles, les DS ou à la fin de l'année pour les concours, voilà un dossier comportant des questions de cours, des questions de culture physique en lien avec le cours, des exercices d'application directe, des exercices d'approfondissement et des exercices un peu plus long. Tout est intégralement corrigé et il y a une trentaine d'exercices au total donc vous avez de quoi faire ! Il y a également des conseils sur les erreurs à éviter ! Attention, certains exercices sont croisés avec la conduction thermique...

• Dossier de révision rayonnement thermique (corrigé intégralement)

Chapitre 3.2 - Transfert thermiques conductifs

Le cours est tapé et arrive bientôt mais j'ai quelques trucs à compléter d'abord, de toute façon c'est pas pour tout de suite... Je mets déjà les exercices d'application de cours corrigés qui eux sont prêts... MAJ : en fait après vérification il n'est pas terminé, je ne sais pas si j'aurai la motivation pour le faire dans le semaine surtout que la fin est chiante à taper... De toute façon il me semble que la fin du chapitre n'est pas vraiment importante, donc il n'y aura sûrement que le début...).

• Transferts thermiques conductifs (exercices d'application du cours, corrigés)

Problèmes corrigés de thermodynamique de deuxième année

Les deux problèmes qui suivent n'ont pas été traités l'année dernière, ni en DM, ni en DS, le premier est issu d'un sujet de l'agrégation et est assez original, le second du concours agro-véto si mes souvenirs sont bons.

• L'expérience originelle de Fourier
• Thermodynamique appliquée au corps humain

 4. Electromagnétisme II : ondes électromagnétiques

Les principaux résultats utiles dans les exercices d'électromagnétisme :

Principaux résultats du cours d'électromagnétisme 

Chapitre 4.1 - Les équations de Maxwell

A venir...

Exercices :

Propagation de la lumière

 5. Optique ondulatoire

Exercices : 

Interféromètre de Michelson : franges rectilignes d'égale épaisseur 

Interférences à deux ondes lumineuses

6. Mécanique du solide

Deux exercices seulement pour le moment portant sur la dynamique, les lois de Coulomb :

• Exercices de mécanique du solide (corrigés)

Et un exercice tiré d'un concours Centrale sur le problème à deux corps (Centrale MP 2005).

• Généralités sur le problème à deux corps (exercice corrigé)

7. Thermochimie

Un problème sur la préparation industrielle du méthanol (DM de l'année dernière)

•  Préparation industrielle du méthanol (problème corrigé)

 Quelques exercices sur l'affinité chimique avec le corrigé :

• Affinité chimique (exercices, posés lors du DS3)
• Affinité chimique II (exercices)

 8. Oxydoréduction

Une feuille d'exercices corrigés portant un peu sur tout : potentiels standards, formule de NERNST, diagrammes potentiels-pH...

• Quelques exercices d'oxydoréduction (exercices corrigés)

9. Chimie quantique et architecture de la matière

 Chapitre 9.1 - Structure électronique de l'atome

Un cours sur la structure électronique des atomes : il fait 60 pages donc bien sûr pas besoin de tout savoir mais c'est intéressant et ça permet de savoir d'où ça vient plutôt que de ne connaître que la méthode classique (spdf) pour déterminer la structure électronique d'un atome...

Attention, même s'il n'est pas important de savoir tout ça, j'ai déjà vu des questions dans des problèmes de concours (très rares certes) portant sur certaines choses contenues dans ce cours qu'on ne s'attend pas voir posées...

• Structure électronique de l'atome (cours complet)

Les chapitres suivants ne sont pas encore disponibles, il en reste trois, présentant en gros la représentation de Lewis des molécules, la méthode VSEPR et les structures cristallines...

Chapitre 9.2 - Formules de LEWIS...

Chapitre 9.3 - Cristallographie

Pour l'instant deux exercices seulement !

• Cristallographie du cuivre métallique (exercice corrigé)
•  Etude structurale du trioxyde de tungstène (exercice corrigé)

10. Compléments d'électrocinétique et d'électronique

  Officiellement rien au programme de deuxième année en électrocinétique et électronique, seulement des T.P., ce que l'on fait tous les mercredi. Néanmoins, des rappels sont utiles et un petit document sur les séries de Fourier ne fait pas de mal en attendant le cours de maths qui ne viendra malheureusement qu'à la fin de l'année... Mais on peut très bien faire sans en physique !

 Chapitre 10.1 - Décomposition d'un signal en séries de Fourier

Voici un document très bref présentant le plus important. Une feuille d'exercices corrigés est à venir. Si vous voulez voir des questions de problèmes ou d'exercices sur Fourier, il y a un exercice sur la feuille d'exercices sur la conduction thermique et il y avait une partie dans un DS l'année dernière, vous pouvez me le demander si ça vous intéresse !

• Décomposition d'un signal en séries de Fourier (cours)

A venir