corrigés - Decitre

F. Bruneau • M. Cavelier • C. Delacour • E. Jahier
C. Jorssen • Y. Lozier • M. Marchand-Hartog • Ph. Ribière
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CONFORME
AU PROGRAMME

Avant-propos
Cet ouvrage vous propose, en un seul volume, toutes les clés nécessaires pour réussir
votre année de Physique-Chimie :
Cours complet
Rigoureusement conforme aux nouveaux programmes, il contient tous les outils pour
acquérir les connaissances et les savoir-faire indispensables.
Fiches de synthèse
Pour une révision efficace avant les colles ou les épreuves, l’essentiel du cours est pré-
senté de manière synthétique sous forme de fiches de révision.
Vrai/faux
Première étape vers l’entraînement, des vrais/faux sont proposés pour permettre de
tester rapidement la compréhension du cours.
Exercices guidés
Ces exercices, de difficulté croissante, fournissent de nombreux conseils visant à vous
aider à démarrer dans la résolution de l’exercice. Ils sont assortis d’un corrigé détaillé.
Exercices d’approfondissement corrigés
Pour se mettre en situation d’épreuves, de nombreux exercices vous sont proposés.
Chacun à un niveau de difficulté clairement identifié : , ou .
Tous ces exercices sont intégralement corrigés.
Approches numériques et documentaires
La prise en compte des spécificités du nouveau programme se traduit, d’une part, par
des approches numériques, présentées explicitement sous la forme de code python
dans de nombreux chapitres (cours et exercices), et, d’autre part, par des ouvertures
culturelles basées sur des documents originaux de formats variés (articles scientifiques
contemporains, articles historiques, sites web, etc.).
III

Table des matières
I. Électronique .................................................. 1
Chapitre 1. Puissance électrique en régime sinusoïdal ......................... 3
1. Association de dipôles 3 – 2. Facteur de puissance 9 – 3. Puissance moyenne reçue par une
impédance 15 –Synthèse et méthodes 17 –Exercices 18 –Corrigés 23
Chapitre 2. Stabilité des systèmes linéaires ................................ 29
1. Caractérisation des systèmes linéaires 30 – 2. Passage temporel ↔ fréquentiel 37 – 3. Stabi-
lité 44 –Synthèse et méthodes 48 –Exercices 49 –Corrigés 58
Chapitre 3. Rétroaction .............................................. 73
1. Présentation de l’ALI 74 – 2. Exemples de montages linéaires 79 – 3. Association en cascade
de deux blocs 89 –Synthèse et méthodes 91 –Exercices 92 –Corrigés 97
Chapitre 4. ALI en régime non linéaire .................................... 107
1. Comparateur simple 107 – 2. Comparateurs à hystérésis 109 – 3. Oscillateur de relaxation 114 –
4. Oscillateur quasi-sinusoïdal 118 – Synthèse et méthodes 126 – Exercices 128 – Corrigés 135
Chapitre 5. Électronique numérique ..................................... 147
1. Principe de la conversion analogique-numérique. 147 – 2. Restitution d’un signal analogique à
partir du signal échantillonné 152 – 3. Filtrage numérique 158 – 4. Oscillateur à porte logique 161
–Synthèse et méthodes 165 –Exercices 166 –Corrigés 171
Chapitre 6. Modulation et démodulation .................................. 175
1. Transmission d’un signal codant une information 175 – 2. Modulation d’amplitude 179 –
3. Modulation de fréquence 183 – 4. Démodulation synchrone d’un signal modulé en ampli-
tude 184 –Synthèse et méthodes 187 –Exercices 188 –Corrigés 192
II. Phénomènes de transport ....................................... 199
Chapitre 7. La diffusion thermique ...................................... 201
1. Transfert thermique 201 – 2. Équation de la diffusion thermique 203 – 3. Application de
la diffusion 208 – 4. Onde thermique 213 – Synthèse et méthodes 216 – Exercices 217 –
Corrigés 226
Chapitre 8. La diffusion de particules .................................... 239
1. Approche du phénomène 239 – 2. Équation de la diffusion 240 – 3. Cas particuliers 244 –
Synthèse et méthodes 246 –Exercices 247 –Corrigés 252
IV

Table des matières
III. Mécanique des fluides ......................................... 263
Chapitre 9. Cinématique des fluides ..................................... 265
1. Étude des fluides 265 – 2. Conservation de la matière 270 – Synthèse et méthodes 278 –
Exercices 279 –Corrigés 282
Chapitre 10. Actions de contact dans un fluide .............................. 287
1. Introduction sur un exemple modèle 287 – 2. Description de l’écoulement au voisinage
d’un obstacle 289 – 3. Étude du cas particulier de la statique des fluides 292 – Synthèse et
méthodes 300 –Exercices 301 –Corrigés 305
Chapitre 11. Nombre de Reynolds .......................................319
1. Écoulements laminaire, turbulent - Nombre de Reynolds 320 – 2. Pertes de charge régulières
— Résistance hydraulique 328 – 3. Écoulement externe autour d’un obstacle : forces de traînée
et de portance - notion de couche limite 334 – Synthèse et méthodes 345 – Exercices 347 –
Corrigés 354
Chapitre 12. Bilans macroscopiques ..................................... 363
1. Bilans thermodynamiques 363 – 2. Bilans d’énergie mécanique 367 – 3. Bilans cinétiques 378
–Synthèse et méthodes 384 –Exercices 385 –Corrigés 396
IV. Électromagnétisme ............................................ 407
Chapitre 13. Champ électrique en régime stationnaire ......................... 409
1. Le champ électrique 409 – 2. Potentiel scalaire électrique 411 – 3. Théorème de Gauss 414
– 4. Propriétés topographiques 414 – 5. « Symétries » du champ électrique 418 – 6. Calculs de
champs électrostatiques et de potentiels électriques 425 – 7. Condensateur plan 431 – 8. Champ
gravitationnel 433 –Synthèse et méthodes 435 –Exercices 436 –Corrigés 441
Chapitre 14. Transport de charge ....................................... 449
1. Les charges électriques 449 – 2. Le courant électrique 450 – 3. Équation de conservation de
la charge 452 – 4. Courant dans les conducteurs ohmiques 455 –Synthèse et méthodes 467 –
Exercices 469 –Corrigés 475
Chapitre 15. Champ magnétique en régime stationnaire ....................... 483
1. Le champ magnétique 483 – 2. Conservation du flux magnétique 484 – 3. Théorème d’Am-
père 485 – 4. « Symétries » du champ magnétique 486 – 5. Champs magnétiques engendrés par
quelques distributions modèles 488 – 6. Actions de Laplace 494 – Synthèse et méthodes 499 –
Exercices 500 –Corrigés 504
Chapitre 16. Électromagnétisme dans l’ARQS ............................... 511
1. Courant de déplacement 511 – 2. ARQS magnétique 512 – 3. Induction 513 – 4. Courants de
Foucault 521 –Synthèse et méthodes 524 –Exercices 525 –Corrigés 529
V