Général

SYLLABUS des Olympiades Internationales de Physique
Général
a. L’usage intensif du calcul (différentiation, intégration) et l’utilisation du formalisme complexe ou
la résolution d’équations différentielles ne sont pas requis pour la résolution des problèmes
théoriques et expérimentaux.
b. Les questions peuvent faire appel à des concepts et à des phénomènes non inclus dans le
programme mais des informations suffisantes seront alors données dans la question pour que les
candidats n’ayant aucune connaissance préalable de ces sujets ne soient pas désavantagés.
c. Des dispositifs expérimentaux sophistiqués, susceptibles de ne pas être familiers aux candidats,
ne doivent pas être prédominants dans une épreuve. Si de tels appareils sont utilisés, alors des
instructions détaillées seront données aux candidats.
d. Le texte original des problèmes sera donné en unités SI.
A. Partie théorique.
La première colonne contient le détail du programme alors que la seconde colonne contient des
commentaires et des remarques si nécessaire.
1. Mécanique
a) cinématique du point matériel
b) Lois de Newton, référentiels galiléens
Description vectorielle de la position d’un
point matériel, de la vitesse et de
l’accélération.
Des problèmes pourront être posés sur des
systèmes à masse variable
c) systèmes fermés et ouverts, quantité de
moment et énergie, travail, puissance
d) Conservation de l’énergie, conservation de
la quantité de mouvement, impulsion.
e) force élastique, force de frottement, loi de la Coefficient de Hooke, coefficient de
gravitation, énergie potentielle et travail dans
frottement, forces de frottement statique et
un champ gravitationnel
dynamique, choix du zéro d’énergie
potentielle
f) accélération centrale, lois de Képler
2. Mécanique des solides indéformables.
a) statique, centre de masse, moment d’une
force
b) mouvement des solides indéformables,
translation, rotation, vitesse angulaire,
accélération angulaire, conservation du
moment cinétique
c) forces intérieures ou extérieures, équation
du mouvement d’un solide indéformable
autour d’un axe fixe, moment d’inertie,
énergie cinétique d’un solide en rotation
Couples, conditions d’équilibre des solides
Conservation du moment cinétique autour
d’axes fixes seulement.
Théorème des axes parallèles (théorème
d’Huygens), additivité des moments d’inertie
d) référentiels non galiléens, forces d’inertie
La connaissance de l’expression de la force de
Coriolis n’est pas requise
3. Mécanique des fluides
Aucune question spécifique ne sera posée sur ce sujet mais on attend des étudiants qu’ils
connaissent les concepts élémentaires d’équation de continuité, de poussée d’Archimède et de
pression.
4. Thermodynamique et physique moléculaire
a) Energie interne, travail et chaleur, premier
et second principes de la thermodynamique
b) modèle du gaz parfait, pression et énergie
cinétique moléculaire. Nombre d’Avogadro,
équation d’état d’un gaz parfait, température
absolue.
c) travail reçu lors d’une détente, limité aux
transformations isothermes et adiabatiques
d) cycle de Carnot, efficacité
thermodynamique, transformations
réversibles ou irréversibles, entropie (approche
statistique), facteur de Boltzmann.
Equilibre thermique, fonctions d’états et
grandeurs dépendant de la transformation
Egalement une approche microscopique de
simples phénomènes dans les liquides et les
solides comme l’ébullition, la fusion …
La démonstration de l’équation de Laplace
n’est pas exigible.
L’entropie est une fonction d’état, lien entre
variation d’entropie et réversibilité,
transformations quasi statiques.
5. Oscillations et ondes
a) oscillateur harmonique, équation des
oscillations harmoniques.
b) ondes harmoniques, propagation d’ondes,
ondes transverses et longitudinales,
polarisation linéaire, effet Doppler classique,
ondes sonores
c) superposition d’ondes harmoniques, ondes
cohérentes, interférences, battements, ondes
stationnaires.
La solution des équations du mouvement
harmonique, amortissement et résonance
(étude qualitative)
Propagation d’une onde progressive et
compréhension d’une représentation
graphique de l’onde, mesures de vitesse du
son et de la lumière, effet Doppler à une
dimension, propagation d’ondes dans un
milieu homogène et isotrope, réflexion et
réfraction, principe de Fermat.
Réaliser que l’intensité d’une onde est
proportionnelle au carré de son amplitude
L’analyse de Fourier n’est pas requise mais les
candidats doivent comprendre que des ondes
complexes peuvent être obtenues par
addition d’ondes sinusoïdales simples de
différentes fréquences.
Interférences de films minces et autres
systèmes simples (la formule finale n’est pas
requise), superposition d’ondes provenant de
sources secondaires (diffraction).
6. Charge électrique et champ électrique
a) conservation de la charge, loi de Coulomb
b) Champ électrique, potentiel, théorème de
Gauss
Théorème de Gauss pour des systèmes
simples à symétries comme les sphères, les
cylindres, plans .. moment dipolaire
électrique.
c) Condensateurs, capacités, constante
diélectrique, densité volumique d’énergie
électrostatique.
7. Courants et champs magnétiques.
a) courants, résistance, résistance interne
d’une source, loi d’Ohm, loi de Kirchhoff,
travail et puissance en courant continu ou
alternatif, effet joule.
b) champ magnétique créé par un courant,
effet d’un champ magnétique sur un courant,
force de Lorentz
c) Théorème d’Ampère
d) Lois de l’électromagnétisme, induction,
flux magnétique, loi de Lenz, auto-induction,
inductance, perméabilité, densité volumique
d’énergie magnétique
e) courants alternatifs, résistances,
inductances et condensateurs dans les circuits
alternatifs, résonances en courant et en
tension.
Cas simple de circuits contenant des dipôles
non ohmiques dont les caractéristiques i-V
sont connues.
Particules dans un champ magnétique,
applications simples comme le cyclotron,
moment dipolaire magnétique
Champ magnétique de systèmes simples
possédant des symétries comme le fil, la spire
circulaire ou le solénoïde infini.
Circuits simples en alternatif, constante de
temps, les formules finales de la résonance des
circuits ne sont pas requises.
8. Ondes électromagnétiques
a) circuits oscillants, fréquence des
oscillations, génération par rétroaction et
résonance.
b) ondes lumineuses, diffraction par une fente
ou deux fentes, réseaux de diffraction,
pouvoir de résolution d’un réseau, diffraction
de Bragg
c) spectres de dispersion et de diffraction,
spectres de raies des lampes spectrales.
d) les ondes électromagnétiques sont des
ondes transverses, polarisation par réflexion,
polariseurs.
e) pouvoir de résolution de systèmes optiques
e) corps noir, loi de Stefan-Boltzmann
Superposition d’ondes polarisées.
La formule de Planck n’est pas exigée
9. Physique quantique
a) effet photoélectrique, énergie et quantité de La connaissance de la formule d’Einstein est
mouvement d’un photon.
exigée.
b) longueur d’onde de Broglie, principe
d’incertitude de Heisenberg
10. Relativité restreinte
a) principe de relativité, composition des
vitesses, effet Doppler relativiste
b) équation du mouvement relativiste,
quantité de mouvement, énergie, relation
masse-énergie, conservation de l’énergie et de
la quantité de mouvement.
11. Physique de la matière condensée
a) Applications simples de l’équation de Bragg
b) Niveaux d’énergies des atomes et des
molécules (qualitativement), émission,
absorption, spectre d’atomes hydrogénoides.
c) Niveaux d’énergie du noyau (qualitatif),
radiactivités ,  et , absorption des
rayonnements, demi-vie et décroissance
exponentielle, composants du noyau, défaut
de masse, réactions nucléaires.
B. Partie expérimentale.
La partie théorique du programme contient la base pour toutes les épreuves expérimentales. Les
problèmes expérimentaux donnés dans l’épreuve expérimentale doivent contenir des mesures.
Exigences supplémentaires :
1. les candidats doivent être conscients que les instruments de mesure perturbent les mesures.
2. La connaissance des techniques expérimentales les plus usuelles, permettant de mesurer les
grandeurs physiques mentionnées dans la partie A du programme.
3. La connaissance des instruments de laboratoire usuels comme les verniers, thermomètres,
ampèremètres, voltmètres, potentiomètres, diodes, transistors, appareil d’optique simples …
4. La capacité à utiliser, avec l’aide d’instructions adaptées, des appareils plus sophistiqués comme
un oscilloscope à double voie, un compteur, un fréquencemètre, un générateurs de signaux, un
convertisseur analogique-numérique relié à un ordinateur, un amplificateur, un intégrateur, un
ampli différentiel, une alimentation, un multimètre universel analogique ou numérique.
5. une identification des sources d’erreurs et une estimation de leur influence sur le résultat final.
6. les erreurs relatives et absolues, la précision des instruments de mesure, l’incertitude d’une
mesure unique, d’une série de mesure, incertitude d’une grandeur fonction des grandeurs
mesurées.
7. mise en évidence d’une relation linéaire par le choix approprié des variables et régression
linéaire.
8. usage du papier millimétré avec des échelles différentes (papier semi log ou coordonnées
polaires)
9. usage de l’arrondi et expression du résultat final et de sa précision avec le bon nombre de chiffres
significatifs.
10. Connaissances des mesures de sécurité au laboratoire. Néanmoins, si le protocole expérimental
peut présenter des problèmes de sécurité, les avertissements appropriés seront donnés dans le
texte du problème.