Semaine 22 : du 20 au 24 mars - Sciences Physiques

P ROGRAMME DE KHÔLLES
Semaine 22 : du 20 au 24 mars
Sciences Physiques - ISEP P1A 2016/2017
M4 : Mouvement de particules chargées
Suggestion de questions de cours
Comment s’écrit la force de Lorentz agissant sur une particule chargée ?
Expliquer en quoi un champ électrique peut modifier l’énergie cinétique d’une particule et modifier
sa trajectoire alors qu’un champ magnétique ne peut que courber la trajectoire sans fournir d’énergie
à la particule.
Évaluer des ordres de grandeur des forces électrique ou magnétique et les comparer à ceux des
forces gravitationnelles (exemple d’un électron).
Mouvement d’une particule chargée dans un champ électrostatique uniforme :
— Établir les équations horaires du mouvement et l’équation de sa trajectoire
— Établir l’expression de l’énergie potentielle, définir le potentiel électrostatique, expliquer
pourquoi les charges positives tendent à se déplacer vers les potentiels décroissant alors que
les charges négatives tendent à se déplacer vers les potentiels croissants
— Définir l’électronvolt.
— Lorsqu’une particule est accéléré par une tension, exprimer la vitesse finale en fonction de la
tension accélératrice, la masse et la charge de la particule (exemple d’une vitesse initiale nulle
traitée en cours).
Mouvement d’une particule chargée dans un champ magnétostatique uniforme :
— Dans le cas où le vecteur vitesse initial est orthogonal aux lignes de champs, quelle est la
trajectoire du mouvement ? (Pas de démonstration exigée)
— Établir l’expression du rayon de la trajectoire.
Citer des applications et expliquer succinctement leur fonctionnement et leur(s) utilité(s) (linac,
spectromètre de masse, cyclotron, synchrotron)
M5 : Moment de force et moment cinétique
Lundi 20/03 : en question de cours uniquement.
Suggestion de questions de cours
Moment d’une force :
— Définir le moment d’une force. Relier la direction et le sens du vecteur moment de force à
l’influence que peut avoir la force sur le mouvement.
— Définir le moment scalaire d’une force par rapport à un axe. Relier le signe du moment scalaire
suivant le sens de rotation qu’imposerait la force suivant le sens direct ou indirect du vecteur
directeur de l’axe.
— Définir le bras de levier d’une force et exprimer son moment scalaire en fonction du bras de
levier.
Théorème du moment cinétique pour un point matériel :
— Définir le moment cinétique d’un point matériel. Relier la direction et le sens du vecteur
moment cinétique aux caractéristiques du mouvement.
— Définir le moment cinétique scalaire par rapport à un axe. Relier le signe du moment scalaire
suivant le sens de rotation du mouvement suivant le sens direct ou indirect du vecteur directeur
de l’axe.
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N.Gaudouen
Semaine 22 : du 20 au 24 mars
ISEP P1A 2016/2017
— Définir le bras de levier d’une force et exprimer son moment scalaire en fonction du bras de
levier.
— Démontrer le théorème du moment cinétique (vectoriel et scalaire).
Théorème du moment cinétique pour un système de points :
— Définir le moment cinétique d’un système de points.
— Démontrer le théorème du moment cinétique pour un système de points. Montrer que le
moment des forces intérieures est nul.
— Montrer que pour calculer le moment du poids d’un système de points, il suffit de s’intéresser
à son centre de gravité affecté de la masse totale du système.
Cas d’un solide en rotation autour d’un axe fixe :
— Établir l’expression du moment d’inertie par rapport à un axe dans le cas d’un système de
points matériels rigide (solide indéformable). Comment s’écrit alors le moment cinétique
scalaire en fonction de la vitesse angulaire ?
— Établir l’expression l’énergie cinétique de rotation du solide en fonction du moment d’inertie
et de la vitesse angulaire.
— Exprimer le théorème du moment cinétique dans le cas du solide en rotation autour d’un axe
fixe, et en déduire le théorème de la puissance cinétique. Quelle est l’expression de la puissance
d’une force en fonction de son moment cinétique scalaire et de la vitesse angulaire ?
— Définir une liaison pivot. Que dire du moment qu’elle peut produire sur le solide ?
Que dire d’une liaison pivot parfaite ?
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N.Gaudouen