Physique 30 -‐ Révision 1 Module A – Quantité de

Physique 30 -­‐ Révision Module A – Quantité de mouvement et impulsion Questions d’encadrement : Quelles sont les caractéristiques d’un objet qui influent sur la quantité de mouvement ? Quelle est la relation entre la quantité de mouvement et l’impulsion ? Comment notre compréhension des concepts d’impulsion et de quantité de mouvement influence-­‐t-­‐elle la conception des équipements de sécurité et de sport ? Résultat d’apprentissage général : L’élève doit pouvoir • expliquer comment se conserve la quantité de mouvement quand des objets interagissent dans un système isolé Chapitre 9 Concepts clés : • Collisions élastiques • système o QDM conservée o isolé o énergie cinétique conservée  valeur scalaire • collisions o élastiques • Ec i = Ec f o inélastiques • quantité de mouvement (QDM) Principes de physique o valeur vectorielle • 3 Théorème de l’énergie mécanique • loi de conservation de QDM • 4 Conservation de la quantité de • lois du mouvement de Newton mouvement • impulsion • 5 Conservation de l’énergie o variation de QDM Équations clés : • quantité de mouvement !
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o !" = #$ o pas d’unités précises  N•s, kg•m/s, g•cm/s • impulsion !"
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o vectorielle, alors il faut décomposer les valeurs en x et y ou appliquer les lois de cosinus et sinus 1 Physique 30 -­‐ Révision Module B – Forces et Champs Questions d’encadrement : Comment détermine-­‐t-­‐on la valeur de la charge élémentaire ? Quelle est la relation entre l’électricité et le magnétisme ? Comment l’étude du magnétisme ? Comment l’étude du magnétisme facilite-­‐t-­‐elle la compréhension des particules fondamentales ? Comment cette compréhension a-­‐t-­‐elle révolutionné le mode de vie moderne ? Résultats d’apprentissage généraux : L’élève doit pouvoir • expliquer le comportement des charges électriques en se servant des lois qui régissent les interactions électriques • décrire les phénomènes électriques en utilisant la théorie du champ électrique • expliquer comment les propriétés des champs électriques et magnétiques sont appliquées à de nombreux dispositifs Chapitre 10 Concepts clés : Équations clés : • électrostatique • loi de Coulomb !" $% %
o les objets de charges opposées o " # = "# # s’attirent &
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o les objets de charges semblables se repoussent o les objets chargés attirent des objets Principe de physique • 7 Conservation de la charge neutres • isolant • conducteur • charge électrique • loi de la conservation de la charge • électrisation ou transfert de charge o conduction o induction  polarisation  mise à la terre o migration des charges élémentaires  mouvement des électrons • loi de Coulomb • coulomb (C) o unité de charge o charge élémentaire  1e =1,60 x 10-­‐19 C 2 Physique 30 -­‐ Révision Chapitre 11 Concepts clés : • champs vectoriels o gravitationnel o électrique o magnétique • champs uniformes et non uniformes • charge test • charge source (ponctuelle) • ligne de force du champ électrique • énergie potentielle électrique • potentiel électrique (tension) • électronvolt (eV) • différence de potentiel électrique • interaction des charges dans les champs électriques et magnétiques • quantification des charges o expérience de Millikan Équations clés : • force d’un champ électrique agissant sur une charge test !"
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• intensité d’un champ électrique autour d’une charge source (ponctuelle) !" #$
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o unités : N/C • énergie potentielle !" é"lectrique •
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•
différence de potentiel électrique o ∆V = Vfinal -­‐ Vintial  souvent Vinitial = 0 V intensité d’un champ électrique uniforme entre des plaques chargées !!" #
o " = $
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o unités : V/m o rappel : N/C = V/m conservation de l’énergie o Ep 1 + Ec 1 = Ep 2 + Ec 2 Principes de physique !"
• 0 Mouvement uniforme (!" #$%%$ = " ) o particule chargée suspendue dans un champ électrique !"
• 1 Mouvement accéléré (!" #$%%$ ! " ) •
•
o ∆Ep = W = !" # potentiel électrique !#
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3 o particule chargée qui se déplace dans un champ électrique comme projectile (trajet parabolique) 3 Théorème de l’énergie mécanique 5 Conservation de l’énergie Physique 30 -­‐ Révision Chapitre 12 Concepts clés : • loi du magnétisme • champ magnétique o B en T (tesla) • électroaimant • solénoïde • ferromagnétique • domaine • force de l’effet moteur • courant • ampère • commutateur • effet générateur • induction électromagnétique • loi de Lenz • interaction des charges dans les champs magnétiques Équations clés : • intensité de la force de la déflexion magnétique !!!"
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intensité de la force magnétique dans le cas de la longueur d’un fil conducteur traversé p"ar un !c!"ourant !!!
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forces équilibrées d’un fil conducteur suspendu !"
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Principes de physique !"
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0 Mouvement uniforme (!" #$%%$ = " ) o particule chargée ou fil suspendu dans un champ magnétique o une charge en mouvement, sans déflexion dans des champs magnétique et électrique •
1 Mouvement accéléré (!" #$%%$ ! " ) o particule chargée qui se déplace dans un champ magnétique comme projectile (trajet parabolique) •
2 Mouvement circulaire uniforme (!" #$%%$ est radiale vers le centre o particule chargée qui suit un trajet circulaire dans un champ magnétique !"
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forces non-­‐équilibrées = mouvement circulaire d’une particule dans !!"# = "$
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courant électrique #
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4 Physique 30 -­‐ Révision Module C – Rayonnement électromagnétique (REM) Questions d’encadrement : Quels rôles l’électricité et le magnétisme jouent-­‐ils dans le rayonnement électromagnétique ? Le rayonnement électromagnétique est-­‐il de nature ondulatoire ou corpusculaire ? Quelles données expérimentales sont nécessaires pour déterminer si le rayonnement électromagnétique est de nature ondulatoire ou corpusculaire ? Quels dispositifs technologiques pouvons-­‐nous utiliser aujourd’hui grâce aux recherches sur les phénomènes électromagnétiques et leurs applications ? Résultats d’apprentissage généraux : L’élève doit pouvoir • expliquer la nature et le comportement du rayonnement électromagnétique en utilisant le modèle ondulatoire • expliquer l’effet photoélectrique en utilisant le modèle quantique Chapitre 13 Concepts clés : • rayonnement électromagnétique o types (f ou λ) o sources o usages/avantages/inconvénients • longueur d’onde (λ) • fréquence (f) en Hz • vitesse du REM o expériences pour mesurer o c = 3,00 x 108 m/s • propagation du REM o Maxwell • modèle corpusculaire, modèle ondulatoire, modèle quantique • réflexion • loi de Snell-­‐Descartes et réfraction • miroirs o convergents = concaves o divergents = convexes • lentilles o convergentes = biconvexes o divergentes = biconcaves • réflexion totale interne o angle critique  θ2 = 90° • dispersion, recomposition du spectre o prisme • interférence •
expérience de Young o maximum/claire/brillante/ventre  n entier o minimum/nœud/sombre  n -­‐ ½ principe de Huygens polarisation •
•
Équations clés : • équation universelle d’ondes o v = fλ o c = fλ • période et fréquence "
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• loi de Snell-­‐Descartes "#$ !% "& #% "%
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• expérience de Young " "#$ "
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 quand x <<l ou θ < 10° • miroirs/lentilles " " "
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5 Physique 30 -­‐ Révision Chapitre 14 Concepts clés : • incandescent • courbe de rayonnement de corps noir • corps noir • quantum • loi de Planck o h = 6,63 x 10-­‐34 J•s o h = 4,14 x 10-­‐15 eV•s • quantification • photon • effet photoélectrique • photoélectron • seuil de fréquence • travail d’extraction • potentiel d’arrêt • diffusion Compton • effet Compton • onde de De Broglie • dualité onde-­‐particule Équations clés : • énergie quantifiée o E = nhf o E = pc • conservation d’énergie et l’effet photoélectrique o Ephoton initial = W + Ec max o hf = W + Ec max o hf = hfo + qVarrêt "
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• énergie cinétique maximale du photoélectron % &
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• quantité de mouvement d’une onde # #$
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longueur d’onde d’une particule !!!" = "
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équation de l’effet de Compton !" = " " # "#
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Principes de physique • 4 Conservation de quantité de mouvement o effet Compton o onde de Broglie • 5 Conservation de l’énergie o effet photoélectrique o effet Compton • 9 Dualité onde-­‐particule 6 Physique 30 -­‐ Révision Module D – Physique atomique Questions d’encadrement : Comment est organisé l’atome ? Comment peut-­‐on soumettre un modèle de l’atome et du noyau à des essais expérimentaux ? Comment la connaissance de la structure interne de l’atome mène-­‐t-­‐elle à la mise au point d’applications d’approvisionnement en énergie et à la technologie de l’imagerie diagnostique ? Résultats d’apprentissage généraux : L’élève doit pouvoir • décrire la nature électrique de l’atome • décrire la quantification de l’énergie dans les atomes et les noyaux • décrire la fission et la fusion nucléaires comme étant les sources naturelles d’Énergie les plus puissantes • décrire l’évolution constante des modèles de la structure de la matière Chapitre 15 Équations clés : • spectromètre de masse Concepts clés : o sélecteur de vitesse !"
! !!"
• modèle classique de l’atome !!"# = "$
o Dalton !!"
 découverte de l’atome  % & = %'( !!"
o Thomson &
 découverte des rayons !!!!!' =
cathodiques (négatifs) (
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 découverte des électrons o rapport à la masse o Rutherford !!"# = "$
 modèle planétaire %&' = #($
 modèle nucléaire "
 découverte du noyau  %&' = #& o Bohr )
 niveau d’énergie pour les %
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électrons autour du noyau !! =
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• rayon cathodique • énergie du photon émis ou absorbé lors • charge élémentaire d’une transition de niveaux d’énergie • rapport de la charge à la masse – o Ephoton = Efinal – Einitial expérience de Thomson •
•
•
•
•
•
•
•
spectroscopie spectromètre spectre continu spectre discret d’émission spectre discret d’absorption niveau d’énergie (états) o état stationnaire ou fondamental o état excité o énergie d’ionisation o orbitale hypothèse de De Broglie modèle de la mécanique quantique 7 Physique 30 -­‐ Révision Principes de physique !"
• 0 Mouvement uniforme (!" #$%%$ = " ) o une charge en mouvement, sans déflexion dans des champs magnétique et électrique  sélecteur de vitesse du spectroscope de masse !"
•
1 Mouvement accéléré (!" #$%%$ ! " ) o particule chargée qui se déplace dans un champ électrique comme projectile (trajet parabolique) !"
• 2 Mouvement circulaire uniforme (!" #$%%$ est radiale vers le centre o spectroscope de masse  rapport q/m • 5 Conservation d’énergie transition d’électron de niveaux d’énergie 8 Physique 30 -­‐ Révision Chapitre 16 Concepts clés : • nombre atomique • nombre de neutrons • nombre de masse • isotope • unité de masse atomique o u = 1,66 x 10-­‐27 kg • interaction forte o force qui lie les p+ et les n0 • énergie de liaison • défaut de masse • équivalence masse-­‐énergie • isotope père • isotope fils • réactions de désintégration o loi de conservation de masse (Chimie) o loi de conservation d’énergie • désintégration alpha • désintégration bêta positif et bêta négatif o neutrino, antineutrino • interaction faible o force qui agit sur les électrons et les neutrinos • désintégration gamma • chaîne de désintégration radioactive • activité ou taux de désintégration o Bq • demi-­‐vie • fission • fusion Équations clés : • énergie de liaison o ∆E = Enucléons -­‐ Enoyau • défaut de masse o ∆m = mnucléons -­‐ mnoyau • énergie nucléaire libérée o ∆E = (mf – mi)c2 • désintégration α : o "# $ ! "#"#
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• désintégration β-­‐ : #
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$ ! "+"
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désintégration β+ : o "# $ ! "#"" % + #+" # + $ !
désintégration γ : o "# $ " ! "# % + " !
demi-­‐vie o
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•
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Principes de physique • 6 Conservation de la masse-­‐énergie o équivalence masse-­‐énergie • 7 Conservation de la charge o équations de désintégration • 8 Conservation des nucléons o équations de désintégration 9 Physique 30 -­‐ Révision Chapitre 17 Concepts clés : • modèle standard de la matière • particule élémentaire • quarks o désintégrations β+ et β-­‐ o composantes des neutrons o composantes des protons • annihilation électron-­‐positron • unités de masses o kg o eV/c2 Équations clés : • annihilation électron-­‐positron o e+ + e-­‐  2 γ o β+ + β-­‐  2 γ • quarks du neutron o udd • quarks du proton o uud • désintégration β-­‐ : o neutron  proton o udd  uud + β-­‐ + ! • désintégration β+ : o proton  neutron o uud  udd + β+ + ν Principes de physique • 6 Conservation de la masse-­‐énergie o équivalence masse-­‐énergie • 7 Conservation de la charge o équations de désintégration  quarks • 8 Conservation des nucléons o équations de désintégration  quarks 10