Complément I Mesures de longueurs et d`angles II Mesures de

CAPACITÉS EXPÉRIMENTALES EXIGIBLES
Complément
I Mesures de longueurs et d’angles
Nature et méthodes Capacités exigibles
Longueurs : sur un banc d’optique. Mettre en œuvre une mesure de longueur par déplace-
ment du viseur entre deux positions.
Longueurs : à partir d’une photo ou d’une vidéo. Pouvoir évaluer avec une précision donnée, par com-
paraison à un étalon, une longueur (ou les coordon-
nées d’une position) sur une image numérique.
Angles : avec un goniomètre. Utiliser un viseur à frontale fixe, une lunette autocolli-
matrice.
Utiliser des vis micrométriques et un réticule pour tirer
parti de la précision affichée de l’appareil utilisé.
Longueurs d’onde. Étudier un spectre à l’aide d’un spectromètre à fibre
optique.
Mesurer une longueur d’onde optique à l’aide d’un go-
niomètre à réseau.
Mesurer une longueur d’onde acoustique à l’aide d’un
support gradué et d’un oscilloscope bicourbe.
Caractéristiques spatiales d’un émetteur (ondes lumi-
neuses, ondes acoustiques, ondes centimétriques.. . )
Construire l’indicatrice de rayonnement. Étudier la dé-
pendance par rapport à la distance au récepteur.
II Mesures de temps et de fréquences
Nature et méthodes Capacités exigibles
Fréquence ou période :
•Mesure directe au fréquencemètre numérique,
à l’oscilloscope ou via une carte d’acquisition
•Mesure indirecte : par comparaison avec une
fréquence connue voisine, en réalisant des bat-
tements ou en utilisant une détection "syn-
chrone".
Choisir de façon cohérente la fréquence d’échantillon-
nage, et la durée totale d’acquisition.
Réaliser une détection "synchrone" élémentaire à l’aide
d’un multiplieur et d’un passe-bas simple adapté à la
mesure.
Décalage temporel/Déphasage à l’aide d’un oscillo-
scope numérique.
Reconnaître une avance ou un retard.
Passer d’un décalage temporel à un déphasage et in-
versement.
Repérer précisément le passage par un déphasage de
0 ou πen mode XY.
Nature et méthodes Capacités exigibles
Analyse spectrale. Effectuer l’analyse spectrale d’un signal périodique à
l’aide d’un oscilloscope numérique ou d’une carte d’ac-
quisition.
Mettre en évidence le phénomène de repliement du
spectre provoqué par l’échantillonnage avec un oscil-
loscope numérique ou une carte d’acquisition.
Choisir les paramètres d’une acquisition numérique
destinée à une analyse spectrale afin de respecter la
condition de NYQUIST- SHANNON, tout en optimisant la
résolution spectrale.
III Électricité
Nature et méthodes Capacités exigibles
Mesurer une tension :
•mesure directe au voltmètre numérique ou à
l’oscilloscope numérique.
Mesurer un courant :
•mesure directe à l’ampèremètre numérique
•mesure indirecte à l’oscilloscope aux bornes
d’une résistance adaptée.
Mesurer une résistance ou une impédance :
•mesure directe à l’ohmmètre/capacimètre
•mesure indirecte à l’oscilloscope ou au volt-
mètre sur un diviseur de tension.
Capacités communes à l’ensemble des mesures élec-
triques :
•Expliquer le lien entre résolution, calibre,
nombre de points de mesure
•Préciser la perturbation induite par l’appareil
de mesure sur le montage et ses limites (bande
passante, résistance d’entrée)
•Définir la nature de la mesure effectuée (va-
leur efficace, valeur moyenne, amplitude, valeur
crête à crête,...).
Caractériser un dipôle quelconque. Visualiser la caractéristique d’un capteur à l’aide d’un
oscilloscope numérique ou d’une carte d’acquisition.
Élaborer un signal électrique analogique :
•périodique simple à l’aide d’un GBF
•modulé en amplitude à l’aide de deux GBF et
d’un multiplieur
•modulé en fréquence
Obtenir un signal de valeur moyenne, de forme, d’am-
plitude et de fréquence données.
Utiliser la fonction de commande externe de la fré-
quence d’un GBF par une tension (VCF).
Agir sur un signal électrique à l’aide des fonctions
simples suivantes :
•isolation, amplification, filtrage
•sommation, intégration
Gérer, dans un circuit électronique, les contraintes liées
à la liaison entre les masses.
Mettre en œuvre les fonctions de base de l’électronique
réalisées par des blocs dont la structure ne fait pas l’ob-
jet d’une étude spécifique.
Associer ces fonctions de base pour réaliser une fonc-
tion complexe en gérant les contraintes liées aux impé-
dances d’entrée et/ou de sortie des blocs.
•numérisation. Élaborer un protocole permettant de déterminer le
nombre de bits d’une conversion A/N et N/A.
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IV Optique
Nature et méthodes Capacités exigibles
Former une image. Éclairer un objet de manière adaptée. Choisir une ou
plusieurs lentilles en fonction des contraintes expéri-
mentales, et choisir leur focale de façon raisonnée.
Optimiser la qualité d’une image (alignement, limitation
des aberrations...).
Estimer l’ordre de grandeur d’une distance focale.
Créer ou repérer une direction de référence. Régler et mettre en œuvre une lunette autocollimatrice
et un collimateur.
Analyser une image numérique. Acquérir (webcam, appareil photo numérique,...)
l’image d’un phénomène physique sous forme numé-
rique, et l’exploiter à l’aide d’un logiciel (obtention
d’un profil d’intensité sur un segment, extraction d’un
contour en modifiant le contraste, mesure d’une lon-
gueur par comparaison à un étalon, ..) pour conduire
l’étude du phénomène.
Analyser une lumière. Obtenir et analyser quantitativement un spectre à l’aide
d’un réseau.
Analyser une lumière complètement polarisée. Identifier de façon absolue l’axe d’un polariseur par une
méthode mettant en œuvre la réflexion vitreuse.
Identifier les lignes neutres d’une lame quart d’onde ou
demi-onde, sans distinction entre axe lent et rapide.
Modifier la direction d’une polarisation rectiligne.
Obtenir une polarisation circulaire à partir d’une polari-
sation rectiligne, sans prescription sur le sens de rota-
tion.
Mesurer un pouvoir rotatoire naturel.
Étudier la cohérence temporelle d’une source. Régler un interféromètre de MICHELSON pour une ob-
servation en lame d’air avec une source étendue par
une démarche autonome non imposée.
Obtenir une estimation semi-quantitative de la longueur
de cohérence d’une radiation à l’aide d’un interféro-
mètre de MICHELSON en lame d’air.
Mesurer une faible différence de nombre d’onde : dou-
blet spectral, modes d’une diode laser.
Réaliser la mesure avec un interféromètre de
MICHELSON.
V Mécanique
Nature et méthodes Capacités exigibles
Mesurer une masse, un moment d’inertie. Utiliser une balance de précision.
Repérer la position d’un centre de masse et mesurer
un moment d’inertie à partir d’une période et de l’appli-
cation de la loi d’HUYGENS fournie.
Visualiser et décomposer un mouvement. Mettre en œuvre une méthode de stroboscopie.
Enregistrer un phénomène à l’aide d’une caméra nu-
mérique et repérer la trajectoire à l’aide d’un logiciel
dédié, en déduire la vitesse et l’accélération.
Nature et méthodes Capacités exigibles
Mesurer une accélération. Mettre en œuvre un accéléromètre.
Quantifier une action. Utiliser un dynamomètre.
Mesurer un coefficient de tension superficielle.
VI Thermodynamique
Nature et méthodes Capacités exigibles
Mesurer une pression. Mettre en œuvre un capteur, en distinguant son carac-
tère différentiel ou absolu.
Mesurer une température. Mettre en œuvre un capteur de température : thermo-
mètre, thermocouple, thermistance, ou capteur infra-
rouge.
Choisir le capteur en fonction de ses caractéris-
tiques (linéarité, sensibilité, gamme de fonctionnement,
temps de réponse), et du type de mesures à effectuer.
Effectuer des bilans d’énergie. Mettre en œuvre une technique de calorimétrie.
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