Pour que l`examen de physique 102 se passe en toute quiétude

Pour que l’examen de physique 102 se passe en toute qui´etude... ∗
Fran¸cois Boulogne
b[email protected]
25 Avril 2011
R´esum´e
Ce document pr´esente quelques petites choses utiles pour l’examen final de physique 102. Ces
conseils de r´edaction vous permettront de maximiser le nombre de points gagn´es, surtout lorsqu’il y
a une erreur de calcul et que le r´esultat est faux. Les r´edactions que je propose permettent de bien
montrer que vous avez compris ce que vous faites, donc de gagner des points. Par ailleurs, je donne
les erreurs `a ´eviter et les principaux points `a connaˆıtre parfaitement.
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1 Calcul d’incertitude
Il est important de bien mettre en exergue que
vous avez compris le calcul d’une incertitude.
Si vous avez une fonction G(i) et une incertitude
sur i:δi, je vous propose la r´edaction suivante (en
italique, mes commentaires) :
On commence par dire ce que l’on fait :
Calculons l’incertitude δG associ´ee `a la va-
leur G(i0). Pour cela, utilisons la m´ethode de la
diff´erentielle.
A noter qu’une autre m´ethode aurait pu ˆetre uti-
lis´ee. Explicitons cette m´ethode :
δG =
dG
di
i=i0
δi
Or, (Calcul analytique uniquement)
dG
di
i=i0
=...
D’o`u,
L`a, vous mettez le r´esultat votre calcul analy-
tique complet et la valeur num´erique sans oublier
l’unit´e.
δG =|...|δi =...
Donc,
L`a, vous mettez le r´esultat final sans oublier
l’unit´e.
G= 36.21 ±0.03m/s
Vous devez avoir le mˆeme nombre de chiffres
apr`es la virgule pour les deux valeurs !
2 Justification d’une loi
lin´eaire ou affine
Imaginons que l’on vous pr´esente un graphique
avec des barres d’erreurs. Cela ressemble `a une
droite, on vous demande de le justifier et vous ne
savez pas trop quoi dire. Je propose la r´edaction
suivante :
Sur le graphique donn´e en ´enonc´e, il est
repr´esenter 1
ρen fonction de θ.`
A l’œil, on peut dire
que le nuage de point peut ˆetre mod´elis´e par une
droite. Autrement dit, selon les mesures, la relation
entre 1
ρet θsemble ˆetre bien d´ecrite par une loi
(affine) du type :
1
ρ=A×θ+B
o`u Aet Bsont des constantes `a d´eterminer.
∗Version 1.1, http://www.fast.u-psud.fr/∼boulogne
1. http ://artlibre.org
2. http ://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/fr/
3. http ://www.gnu.org/licenses/fdl-1.3.html

Si vous voyez que ¸ca passe en plus par z´ero, ajou-
tez alors :
Par ailleurs, on remarque que cette droite passe
par l’origine. On a donc B= 0.
On doit alors probablement vous demander de
trouver A, on n’oublie pas de pr´eciser la m´ethode :
Afin de d´eterminer Aet l’incertitude associ´ee
δA, utilisons la m´ethode des pentes extr´emales
(not´ees ici Amin et Amax) :
A=Amax +Amin
2
δA =Amax −Amin
2
Graphiquement, on a
Amax =...
Amin =...
Ne pas oublier les unit´es ! Pour trouver ¸ca, on a
[A] = [1/ρ]
[θ]o`u les crochets d´esignent “unit´e de...“.
Donc :
A=... ±...
Ne pas oublier l’unit´e !...
Dans le cas o`u B6= 0, toujours grˆace aux pentes
extr´emales, vous pouvez ´ecrire :
Soit Bmin et Bmax les ordonn´ees `a l’origine des
pentes extr´emales. On a :
B=Bmax +Bmin
2
δB =Bmax −Bmin
2
Donc :
B=... ±...
Encore une fois, ne pas oublier l’unit´e...
3 Constructions graphiques
On attend de vous de tracer tr`es soigneusement
vos constructions. Voici une petite liste des ´el´ements
attendus.
– Orienter l’axe optique.
– Fl´echer les rayons.
– Mettre les rayons et objets virtuels en poin-
till´e.
– Utiliser des couleurs.
– Hachurer l’arri`ere des miroirs.
– Orienter vos objets par une fl`eche.
– Pour les miroirs concaves et convexes, dessi-
nez les bords selon la courbure.
– Bien mettre les fl`eches sur les lentilles (conver-
gente ou divergente).
–F0est en amont d’une lentille divergente,
contrairement `a une lentille convergente.
– Faire des sch´emas dans une configuration
proche de la configuration 2F−2Fafin d’avoir
des objets et des images de tailles respec-
tables.
– Pour tracer un angle de d´eviation, prolongez
les rayons d’entr´ee et de sortie. Imaginez com-
ment tourne le rayon d’entr´ee, vous avez alors
votre angle.
4 Erreurs qui ne passent pas...
Certaines erreurs sont tr`es p´enalisantes. Voici les
points de vigilance pour les ´eviter :
– Un indice optique est ´egal ou sup´erieur `a 1.
n≥1.
– Rayons incidents et rayons r´efract´es sont de
part et d’autre de la normale.
– Le rayon r´efract´e se rapproche de la normale
lorsque le milieu est plus r´efringent (indice op-
tique plus grand).
– Lorsqu’un rayon traverse un dioptre, il y a
toujours r´eflexion. Ne pas l’oublier.
– Ne pas confondre diffusion, diffraction et
r´efraction.
– La longueur d’onde d´epend de l’indice op-
tique, pas la fr´equence. Parlez donc plutˆot de
la fr´equence d’une onde lumineuse (pas d’am-
bigu¨ıt´e).
5 Les notions qui doivent vous
parler
Liste non exhaustive :
– Relation longueur d’onde-fr´equence
– D´efinition de l’indice optique
– Conditionsde r´eflexion totale
– Couleurs primaires et secondaires
– Synth`eses additive et soustractive
– Syst`eme optique
– Propri´et´es de d´eviation et de dispersion du
prisme
– Existence d’un minimum de d´eviation pour le
prisme (et la m´ethode de calcul)
– Stigmatisme rigoureux et approch´e
– Conditions de Gauss
– Objets (images) r´eel et virtuel
– Relation de conjugaison d’un miroir sph´erique
et ses conditions de validit´e
– Relation de conjugaison d’un dioptre
sph´erique et ses conditions de validit´e
– Relation de conjugaison d’une lentille et ses
conditions de validit´e
– Foyers (d´efinition et utilisation dans une rela-
tion de conjugaison)
– Grandissement d’une lentille
– Relation de Newton
– Diam`etre apparent
– Myopie, hyperm´etropie... et leurs corrections.