Programmes du Bac : Série S - Physique

I - Propagation d'une onde ; onde progressive

1 - Les ondes mécaniques progressives

• Caractéristiques d'une onde
• Définition d'une onde mécanique
• Célérité
• Ondes longitudinales, ondes transversales
• Ondes sonores
• Propriétés générales des ondes
• Onde progressive à une dimension
• Onde progressive à une dimension
• Notion de retard

2 - Ondes progressives mécaniques périodiques

• Onde progressive périodique
• Périodicité temporelle, périodicité spatiale
• Onde progressive sinusoïdale
• La dispersion
• Milieu dispersif

3 - La lumière, modèle ondulatoire

• Irisation
• Diffraction en lumière monochromatique et en lumière blanche
• Propagation de la lumière dans le vide
• Modèle ondulatoire de la lumière
• Lumière monochromatique et lumière polychromatique
• Propagation de la lumière en milieu transparent
• Dispersion de la lumière blanche

II - Transformations nucléaires

1 - Décroissance radioactive

• Stabilité et instabilité des noyaux : composition, isotopie, notation, diagramme
• La radioactivité : Lois de conservation de la charge électrique et du nombre de nucléons
• Loi de décroissance : évolution de la population moyenne d'un ensemble radioactifs, becquerel

2 - Noyaux, masse, énergie

• Équivalence masse-énergie : défaut de masse, énergie de liaison, énergie de liaison par nucléon
• Fission et fusion: équivalence de masse-énergie, Courbe d'Aston
• Bilan de masse et d'énergie d'une réaction nucléaire : Exemples pour la radioactivité, pour la fission et la fusion, existence de conditions à réaliser pour obtenir l'amorçage de réactions de fission et de fusion

III - L'évolution des systèmes électriques

1 - Cas d'un dipôle RC

• Le condensateur
• Le dipôle RC

2 - Cas du dipôle RL

• La bobine
• Le Dipôle RL

3 - Oscillations libres dans un circuit RLC en série

• Décharge oscillante d'un condensateur dans une bobine
• Influence de l'amortissement : Régime périodique, régime pseudo-périodique, régime apériodique
• Période propre et pseudo-période
• Interprétation énergétique
• Résolution analytique dans le cas d'un amortissement négligeable
• Entretien des oscillations

IV - L'évolution temporelle des systèmes mécaniques

1 - La mécanique de Newton

• Rôle de la masse
• Deuxième loi de Newton appliquée au centre d'inertie
• Troisième loi de Newton : loi des actions réciproques

2 - Etude de cas

• Chute verticale d'un solide : force de pesanteur, champ de pesanteur uniforme
  Chute verticale avec frottement :
  Poussée d'Archimède.
  Force de frottement fluide.
  Méthode numérique itératuve.
  Régime initial, régime asymptotique.
  Vitesse limite, temps caractéristique.
• Chute verticale libre :
  Mouvement rectiligne uniformément accéléré.
  équation différentielle du mouvement.
• Mouvements plans :
  Mouvement de projectile dans un champ de pesanteur uniforme : équations horaires paramétriques, équation de la trajectoire.
  Satellites et planètes :
  Lois de Kepler.
  Mouvement circulaire uniforme, vitesse, vecteur accélération.
  loi de gravitation universelle pour des corps dont la répartition des masses à à symétrie sphérique et la distance grande devant leur taille.
  Centre d'inertie, force centripète, période de révolution, satellites géostationnaires.

3 - Systèmes oscillants

• Présentation de divers systèmes oscillants mécaniques
  Pendule pesant, pendule simple.
  Position d'équilibre, écart à l'équilibre.
  Abscisse angulaire, amplitude.
  Isochronisme des petites oscillations
• Le dispositif solide-ressort
• Le phénomène de résonance

4 - Aspects énergétiques

Travail élémentaire d'une force, énergie potentielle élastique du ressort, énergie mécanique du système solide-ressort, énergie mécanique d'un projectile dans un champ de pesanteur uniforme.

5 - L'atome et la mécanique de Newton : ouverture au monde quantique

• Limite de la mécanique de Newton
• Quantification des échanges d'énergie
• Quantification des niveaux d'énergie d'un atome, d'une molécule, d'un noyau
• Applications aux spectres, constante de Planck

V - L'évolution temporelle des systèmes et la mesure du temps

1 - Comment mesurer une durée ?

• À partir d'une décroissance radioactive (âge de la Terre, âge de peintures rupestres)
• À partir de phénomènes périodiques (oscillateur électrique entretenu, mouvements des astres, rotation de la Terre, horloges à balancier, horloges atomiques : définition de la seconde)

2 - Mesurer une durée pour déterminer une longueur

• À partir de la propagation d'une onde mécanique (télémètre ultrasonore, échographie, sonar)
• À partir de la propagation d'une onde lumineuse (télémétrie laser, distance Terre-Lune)
• Le mètre défini à partir de la seconde et de la célérité de la lumière
• Le mètre et le pendule battant la seconde
• Histoire de la mesure des longitudes

3 - Mesurer une durée pour déterminer une vitesse

• Mesure de la célérité du son
• Mesure de la célérité de la lumière

Enseignement de spécialité

I - Produire des images, observer

1 - Formation d'une image

• Image formée par une lentille mince convergente. Constructions graphiques de l'image :
  d'un objet plan perpendiculaire à l'axe optique.
  d'un point objet situé à l'infini
• Relations de conjugaison sous forme algébrique, grandissement.
  Validité de cette étude : conditions de Gauss. - Image formée par un miroir sphérique convergent
  Sommet, foyer, axe optique principal, distance focale. Constructions graphique de l'image :
  d'un objet plan perpendiculaire à l'axe optique principal
  d'un point objet situé à l'infini

2 - Quelques instruments d'optique

• Le microscope
• La lunette astronomique et le télescope de Newton

II - Produire des sons, écouter

1 - Production d'un son par un instrument de musique

Système mécanique vibrant associé à un système assurant le couplage avec l'air :

• illustration par un système simple
• cas de quelques instruments réels

2 - Modes de vibrations

• Vibration d'une corde tendue entre deux points fixes
• Vibration d'une colonne d'air

3 - Interprétation ondulatoire

• Réflexion sur un obstacle fixe unique
• Réflexions sur deux obstacles fixes : quantification des modes observés
• Transposition à une colonne d'air excitée par un haut-parleur

4 - Acoustique musicale et physique des sons

Domaine de fréquences audibles ; sensibilité de l'oreille.
Hauteur d'un son et fréquence fondamentale ; timbre : importance des harmoniques et de leurs transitoires d'attaque et d'extinction. Intensité sonore.

III - Produire des signaux, communiquer

1 - Les ondes électromagnétiques

Support de choix pour transmettre des informations.

• Transmission des informations
• Les ondes électromagnétiques

2 - Modulation d'amplitude

• Principe de la modulation d'amplitude
• Principe de la démodulation d'amplitude

Fonctions à réaliser pour démoduler une tension modulée en amplitude. Vérification expérimentale :

• de la détection d'enveloppe réalisée par l'ensemble constitué de la diode et du montage RC parallèle
• de l'élimination de la composante continue par un filtre passe-haut RC.
  Restitution du signal modulant

3 - Réalisation d'un dispositif

permettant de recevoir une émission radio en modulation d'amplitude.

Le dipôle bobine condensateur montés en parallèle : étude expérimentale ; modélisation par un circuit LC parallèle.
Association de ce dipôle et d'une antenne pour la réception d'un signal modulé en amplitude. Réalisation d'un récepteur radio en modulation d'amplitude