Complément I Mesures de longueurs et d`angles II Mesures de
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Nature et méthodes Analyse spectrale. Complément C APACITÉS I EXPÉRIMENTALES EXIGIBLES Mesures de longueurs et d’angles Nature et méthodes Longueurs : sur un banc d’optique. Longueurs : à partir d’une photo ou d’une vidéo. Angles : avec un goniomètre. Longueurs d’onde. Caractéristiques spatiales d’un émetteur (ondes lumineuses, ondes acoustiques, ondes centimétriques. . . ) II Capacités exigibles Effectuer l’analyse spectrale d’un signal périodique à l’aide d’un oscilloscope numérique ou d’une carte d’acquisition. Mettre en évidence le phénomène de repliement du spectre provoqué par l’échantillonnage avec un oscilloscope numérique ou une carte d’acquisition. Choisir les paramètres d’une acquisition numérique destinée à une analyse spectrale afin de respecter la condition de N YQUIST- S HANNON, tout en optimisant la résolution spectrale. Capacités exigibles Mettre en œuvre une mesure de longueur par déplacement du viseur entre deux positions. Pouvoir évaluer avec une précision donnée, par comparaison à un étalon, une longueur (ou les coordonnées d’une position) sur une image numérique. Utiliser un viseur à frontale fixe, une lunette autocollimatrice. Utiliser des vis micrométriques et un réticule pour tirer parti de la précision affichée de l’appareil utilisé. Étudier un spectre à l’aide d’un spectromètre à fibre optique. Mesurer une longueur d’onde optique à l’aide d’un goniomètre à réseau. Mesurer une longueur d’onde acoustique à l’aide d’un support gradué et d’un oscilloscope bicourbe. Construire l’indicatrice de rayonnement. Étudier la dépendance par rapport à la distance au récepteur. III Nature et méthodes 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 voltmètre sur un diviseur de tension. Caractériser un dipôle quelconque. Élaborer un signal électrique analogique : • périodique simple à l’aide d’un GBF Mesures de temps et de fréquences Nature et méthodes 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 battements ou en utilisant une détection "synchrone". Décalage temporel/Déphasage à l’aide d’un oscilloscope numérique. PC - Lycée François 1er - Le Havre Électricité • modulé en amplitude à l’aide de deux GBF et d’un multiplieur Capacités exigibles Choisir de façon cohérente la fréquence d’échantillonnage, 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. Capacités exigibles Capacités communes à l’ensemble des mesures électriques : • 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 (valeur efficace, valeur moyenne, amplitude, valeur crête à crête,...). Visualiser la caractéristique d’un capteur à l’aide d’un oscilloscope numérique ou d’une carte d’acquisition. Obtenir un signal de valeur moyenne, de forme, d’amplitude et de fréquence données. Utiliser la fonction de commande externe de la fréquence d’un GBF par une tension (VCF). • modulé en fréquence Agir sur un signal électrique à l’aide des fonctions simples suivantes : • isolation, amplification, filtrage • sommation, intégration Reconnaître une avance ou un retard. Passer d’un décalage temporel à un déphasage et inversement. Repérer précisément le passage par un déphasage de 0 ou π en mode XY. • numérisation. 1/2 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’objet d’une étude spécifique. Associer ces fonctions de base pour réaliser une fonction complexe en gérant les contraintes liées aux impédances d’entrée et/ou de sortie des blocs. Élaborer un protocole permettant de déterminer le nombre de bits d’une conversion A/N et N/A. 2016 / 2017 IV Optique Nature et méthodes Former une image. Créer ou repérer une direction de référence. Analyser une image numérique. Analyser une lumière. Analyser une lumière complètement polarisée. Étudier la cohérence temporelle d’une source. Mesurer une faible différence de nombre d’onde : doublet spectral, modes d’une diode laser. V Nature et méthodes Mesurer une accélération. Quantifier une action. Mesurer un coefficient de tension superficielle. Capacités exigibles Éclairer un objet de manière adaptée. Choisir une ou plusieurs lentilles en fonction des contraintes expérimentales, 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. Régler et mettre en œuvre une lunette autocollimatrice et un collimateur. Acquérir (webcam, appareil photo numérique,...) l’image d’un phénomène physique sous forme numérique, 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 longueur par comparaison à un étalon, ..) pour conduire l’étude du phénomène. Obtenir et analyser quantitativement un spectre à l’aide d’un réseau. 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 polarisation rectiligne, sans prescription sur le sens de rotation. Mesurer un pouvoir rotatoire naturel. Régler un interféromètre de M ICHELSON pour une observation 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 interféromètre de M ICHELSON en lame d’air. Réaliser la mesure avec un interféromètre de M ICHELSON. VI Capacités exigibles Mettre en œuvre un accéléromètre. Utiliser un dynamomètre. Thermodynamique Nature et méthodes Mesurer une pression. Mesurer une température. Effectuer des bilans d’énergie. Capacités exigibles Mettre en œuvre un capteur, en distinguant son caractère différentiel ou absolu. Mettre en œuvre un capteur de température : thermomètre, thermocouple, thermistance, ou capteur infrarouge. Choisir le capteur en fonction de ses caractéristiques (linéarité, sensibilité, gamme de fonctionnement, temps de réponse), et du type de mesures à effectuer. Mettre en œuvre une technique de calorimétrie. Mécanique Nature et méthodes Mesurer une masse, un moment d’inertie. Visualiser et décomposer un mouvement. PC - Lycée François 1er - Le Havre Capacités exigibles 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’application de la loi d’H UYGENS fournie. Mettre en œuvre une méthode de stroboscopie. Enregistrer un phénomène à l’aide d’une caméra numérique et repérer la trajectoire à l’aide d’un logiciel dédié, en déduire la vitesse et l’accélération. 2/2 2016 / 2017
